从空气动力学的角度,怎样能够减少减少高铁列车的气动阻 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 20:57:19
列车运行的阻力,包括车轮与轨道摩擦的机械阻力和车辆受到的空气阻力。高速下制约速度的抗衡者是空气,“当列车以每小时200公里行驶的时候,空气阻力占总阻力的70%左右,和谐号CRH380A在京沪高铁跑出时速486.1公里时,气动阻力超过了总阻力的92%,如果跑到500公里以上,95%以上都是气动阻力了”,李兵说。空气阻力和列车运行速度的平方成近似正比关系,速度提高2倍,空气阻力将增至4倍。正是这个平方关系,让设计师绞尽脑汁。

空气阻力受三大因素影响,一是车头迎风受到正压力,与车尾受到的负压力间产生的压差阻力;二是由于空气黏性作用于车体表面的摩擦阻力;三是列车底架以及列车表面凹凸结构引起的干扰阻力。

工程师们为降低空气阻力,应用仿生学和空气动力学理论,创作了100多种头型概念,优选构建了80余种三维数字模型,开展了初步空气动力学仿真,比选出20个气动性能较优的头型,进一步进行气动优化,制作出1:20实物模型,根据仿真数据和美观效果,最终制作五款1:8头型分别做了风洞力学试验和气动噪声试验,名为“箭”的头型被选中,其气动噪声、气动阻力参数最优。“从气动性能来讲,"箭"与民航客机是可以PK的。”李兵说。http://t.cn/8F47d9D

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除了车头外形,还有什么措施能够减少高铁列车的气动阻力?“由于空气黏性作用于车体表面的摩擦阻力”可否用航空上研究过的附面层技术想办法减少?把车窗、车厢连接处、车体底部等尽量做成连续光滑的应该会减少阻力。或者,能否在车体表面贴一些小的涡流发射器来破坏附面层从而减少空气粘性导致的粘附阻力?列车运行的阻力,包括车轮与轨道摩擦的机械阻力和车辆受到的空气阻力。高速下制约速度的抗衡者是空气,“当列车以每小时200公里行驶的时候,空气阻力占总阻力的70%左右,和谐号CRH380A在京沪高铁跑出时速486.1公里时,气动阻力超过了总阻力的92%,如果跑到500公里以上,95%以上都是气动阻力了”,李兵说。空气阻力和列车运行速度的平方成近似正比关系,速度提高2倍,空气阻力将增至4倍。正是这个平方关系,让设计师绞尽脑汁。

空气阻力受三大因素影响,一是车头迎风受到正压力,与车尾受到的负压力间产生的压差阻力;二是由于空气黏性作用于车体表面的摩擦阻力;三是列车底架以及列车表面凹凸结构引起的干扰阻力。

工程师们为降低空气阻力,应用仿生学和空气动力学理论,创作了100多种头型概念,优选构建了80余种三维数字模型,开展了初步空气动力学仿真,比选出20个气动性能较优的头型,进一步进行气动优化,制作出1:20实物模型,根据仿真数据和美观效果,最终制作五款1:8头型分别做了风洞力学试验和气动噪声试验,名为“箭”的头型被选中,其气动噪声、气动阻力参数最优。“从气动性能来讲,"箭"与民航客机是可以PK的。”李兵说。http://t.cn/8F47d9D

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除了车头外形,还有什么措施能够减少高铁列车的气动阻力?“由于空气黏性作用于车体表面的摩擦阻力”可否用航空上研究过的附面层技术想办法减少?把车窗、车厢连接处、车体底部等尽量做成连续光滑的应该会减少阻力。或者,能否在车体表面贴一些小的涡流发射器来破坏附面层从而减少空气粘性导致的粘附阻力?
将轨道用管道包起来,管道内抽成真空
1.高铁车厢连接处都是光滑过渡的。
2.涡流发生器造涡本身产生阻力。
superth 发表于 2014-1-17 21:53
1.高铁车厢连接处都是光滑过渡的。
2.涡流发生器造涡本身产生阻力。
这个要看具体的雷诺数
光滑/粗糙表面的阻力系数跟雷诺数有很大关系
高尔夫球的坑就可以看作涡流发生器,没坑的话射程会减少很多
fredrickel 发表于 2014-1-18 05:09
将轨道用管道包起来,管道内抽成真空
看过科普文章, 好像能达到24M, 恐怖啊...


我是觉得轮子部分没必要露出来……破坏原来流畅的气流。 还有,尽量减少突出物。如果有,例如电触角…尽量可能的部分做整流罩。车厢交界处做柔性平滑整流罩。再一个就是把车底也用平滑的整流盖板包起来(这个估计难,也不方便维修)


现在那个车头阻力是很小,就是比较丑……

我是觉得轮子部分没必要露出来……破坏原来流畅的气流。 还有,尽量减少突出物。如果有,例如电触角…尽量可能的部分做整流罩。车厢交界处做柔性平滑整流罩。再一个就是把车底也用平滑的整流盖板包起来(这个估计难,也不方便维修)


现在那个车头阻力是很小,就是比较丑……
真空磁悬浮管道运输;
不过运行距离不能小于四位数公里,否则巨不划算。
starikki 发表于 2014-1-18 07:30
这个要看具体的雷诺数
光滑/粗糙表面的阻力系数跟雷诺数有很大关系
高尔夫球的坑就可以看作涡流发生器 ...
高尔夫球表面坑是为了避免边界层分离造成阻力增大,如果能做成流线型,就不用坑了。
高速列车是细长形,可以整成一定流线型,不用表面涡流发生器。
superth 发表于 2014-1-18 00:24
高尔夫球表面坑是为了避免边界层分离造成阻力增大,如果能做成流线型,就不用坑了。
高速列车是细长形, ...
嗯我举得这个例子不太恰当=。=

车顶和接口处有坑的地方也许可以用一下?
starikki 发表于 2014-1-18 08:34
嗯我举得这个例子不太恰当=。=

车顶和接口处有坑的地方也许可以用一下?
高速铁路的阻力大头是空气扰流阻力,这里面主要跟边界层有关,如果你加坑有助于避免边界层分离,那就可以减租,否则就是增加阻力。

superth 发表于 2014-1-18 08:40
高速铁路的阻力大头是空气扰流阻力,这里面主要跟边界层有关,如果你加坑有助于避免边界层分离,那就可以 ...


大头是干扰阻力。。。二头是摩擦阻力。。你说的扰流在哪个部分。。。。。如果高铁能设计成纯层流的那助力会减少很多。。边界层分离不能明显减少阻力。。还会减轻稳定性

superth 发表于 2014-1-18 08:40
高速铁路的阻力大头是空气扰流阻力,这里面主要跟边界层有关,如果你加坑有助于避免边界层分离,那就可以 ...


大头是干扰阻力。。。二头是摩擦阻力。。你说的扰流在哪个部分。。。。。如果高铁能设计成纯层流的那助力会减少很多。。边界层分离不能明显减少阻力。。还会减轻稳定性
怎么看都好像发错版区了,我说对了吗
Dream_Angel 发表于 2014-1-18 09:12
大头是干扰阻力。。。二头是摩擦阻力。。你说的扰流在哪个部分。。。。。如果高铁能设计成纯层流的那助力 ...
边界层分离是增加阻力,对于减租是需要尽量避免的。
应该是绕流阻力,打错了,他包括摩擦阻力和形状阻力(流体边界层分离引起阻力)。不清楚你的干扰阻力是指什么?
superth 发表于 2014-1-18 09:24
边界层分离是增加阻力,对于减租是需要尽量避免的。
应该是绕流阻力,打错了,他包括摩擦阻力和形状阻力 ...
干扰阻力指的是飞机表面不整洁 突出的机身机翼挂载物之间气流相互干扰形成的阻力。。。高铁没这个说法?我是直接把飞机拿来用了 高铁车体地面和车轮之间的干扰阻力最大
涡流发射器是增升增阻
考虑成本因素,没必要弄速度太大的
昨天的新闻,跑到605了
高架桥 修到11000米 跟大多数客机一样的巡航高度
一千公里2万度电,我觉得完全可以气动挖潜,阻力再降低个10%是完全有可能的。
比如为破坏附面层,高铁车厢表面可否使用磨砂油漆?把表面搞成细微的粗糙颗粒可以破坏附面层减少粘附阻力。
流线型的外形,还有最好试试“鲨鱼皮”
绿林奸汉 发表于 2014-1-18 08:15
真空磁悬浮管道运输;
不过运行距离不能小于四位数公里,否则巨不划算。
这事穆思科正在做。速度超过音速,成本低于飞机。
挖地道,减少地道空气浓度
我不懂我瞎说,双体结构造型会减小阻力吗?
歼12 发表于 2014-1-18 10:27
一千公里2万度电,我觉得完全可以气动挖潜,阻力再降低个10%是完全有可能的。
比如为破坏附面层,高铁车厢 ...
耗电费用在整个高铁系统成本中是很小的
superth 发表于 2014-1-18 08:24
高尔夫球表面坑是为了避免边界层分离造成阻力增大,如果能做成流线型,就不用坑了。
高速列车是细长形, ...
所以更加印证了月球是远古人类飞行器的说法,因为上面有很多坑
把轮子去掉……
歼12 发表于 2014-1-18 10:27
一千公里2万度电,我觉得完全可以气动挖潜,阻力再降低个10%是完全有可能的。
比如为破坏附面层,高铁车厢 ...
为什么要破坏附面层?
最直接的办法就是改变头型。 除了阻力,还需要考虑升力的影响。我们做过实验,当列车以三百多公里的时速运行时,最后一节车箱对铁轨的压力非常小,几乎处于漂浮状态。
zcbztm8 发表于 2014-1-18 10:35
这事穆思科正在做。速度超过音速,成本低于飞机。
速度超过音速,没问题;
成本低于飞机,要看具体情况,理论上的确是。
不懂流体力学和空气动力学,只是瞎联想的一闪念:能否采用超空泡鱼雷的方法,即在车体表面适当布置若干细孔,当列车高速运行时,细孔喷出空气,在车体表面形成一薄层空气,减低外部空气与车体的直接磨擦,从而减小气动阻力?
CDhui 发表于 2014-1-18 10:31
流线型的外形,还有最好试试“鲨鱼皮”
从雾霾区跑一次。。。。鲨鱼皮都变成鳄鱼皮了
fredrickel 发表于 2014-1-18 05:09
将轨道用管道包起来,管道内抽成真空
密封需要解决三处:管道、车辆、站坞与车门。运行时,节省能量达到90%以上
这事穆思科正在做。速度超过音速,成本低于飞机。
保持真空。成本和安全性,都有问题。来自: Android客户端
最直接应该是尾巴收成尖的吧?
车顶设备加整流罩
车底加整流罩
枕木盖上整流盖(这个安全隐患有点大)
车厢连接处目前只有正侧方带整流,还可以提高

要保持全层流的话可以试试BLI? 如果在车厢侧面吸除孔,顶部设备整流罩后边低压区开泄流槽连成通路,也许可以一石二鸟?
歼12 发表于 2014-1-18 10:27
一千公里2万度电,我觉得完全可以气动挖潜,阻力再降低个10%是完全有可能的。
比如为破坏附面层,高铁车厢 ...
兄弟你这是典型的增加阻力。。。而且是大大增加了吧?
气泡鱼雷和飞机涡流意义差不多,高铁车头弄个涡流发生器试试看吧
气泡鱼雷的可以考虑,高铁车头弄个吹气环,车身每隔一段弄一圈吹气孔试试看吧

把人分解成原子,用电线传输
QS-阿帕斯基 发表于 2014-1-19 12:23
把人分解成原子,用电线传输
扫描人体的基本粒子状态,用量子通信传输远距离再生成