[发明专利]一种高寒高海拔环境隧道气动效应动模型试验系统及方法

说明书

本发明公开了一种高寒高海拔环境隧道气动效应动模型试验系统及方法，涉及隧道空气动力学动模型试验领域，其技术要点包括：在模型试验台，两端设置第一保温压力仓和第二保温压力仓与隧道模型组成一个密闭系统，列车模型位于导轨上，通过高压气体进入空气炮的炮管中，推动加速活塞带动整个运动部件加速向前，从而实现列车模型的加速，在两侧分别调节不同的温度气压，用于模拟在高寒高海拔隧道设计、施工和运营的过程，并记录相应的空气动力学参数为实际工程的开展提供实验支撑，利用本发明的高寒地区的列车运动运动模型模拟系统及试验方法，可以开展高寒高海拔地区的高速列车隧道空气动力学动模型试验研究。

技术领域

本发明涉及隧道空气动力学动模型试验领域，具体涉及一种高寒高海拔环境隧道气动效应动模型试验系统及方法。

背景技术

目前国内外研究高速列车隧道空气动力学的方法主要有理论分析、数值模拟、实车试验和动模型试验。理论分析和数值模拟的结果需要实车试验或动模型试验来验证。要进行高速立车的实车试验，需要铁路主管部门、车辆厂和研究机构等多方协调组织，耗费较大的人力物力，并且要进行较长的时间。因此，动模型试验是研究高速列车隧道空气动力学的效率与准确性兼备的方法，被广大研究人员所重视，并广泛使用。

发明内容

现有的动模型试验台仅能进行高速列车在常温常压和平直轨道上的试验研究。随着我国西部高寒高海拔地区高速铁路假设的推进，在实际设计和施工中遇到了很多有关高寒、高海拔和带坡度隧道的空气动力学问题。目前大部分这类问题仅通过理论计算和数值模拟来解决，且尚未见在高寒高海拔地区开展实车试验。因此，开展用于高速列车动模型平台的高寒高海拔环境模拟系统的开发和应用具有现实需求的紧迫性。

本发明目的在于提供一种高寒高海拔环境隧道气动效应动模型试验系统，通过在模型试验台，两端设置第一保温压力仓和第二保温压力仓与隧道模型组成一个密闭系统，在两侧分别调节不同的温度气压，用于模拟和研究列车通过高寒高海拔隧道时的空气动力学现象。本发明为高寒高海拔隧道空气动力学的理论分析和数值模拟提供试验印证，在今后高寒高海拔地区隧道空气动力学研究中具有广阔的应用前景。

本发明通过下述技术方案实现：

一种高寒高海拔环境隧道气动效应动模型试验系统，包括列车模型、隧道模型、保温压力仓、制冷系统、压力控制系统和模型试验台；所述模型试验台上表面固定安装有轨道，所述隧道模型覆盖安装于轨道上方，所述隧道模型两侧开设有进口和出口，所述模型试验台连接有空气炮，所述模型试验台加装钢板和肋板，形成一个支撑面，所述空气炮驱动列车模型沿轨道驶入隧道模型中；所述保温压力仓包括第一保温压力仓和第二保温压力仓，其分别覆盖安装于模型试验台上隧道模型两侧的进口和出口，且所述第一保温压力仓和第二保温压力仓与模型试验台的接触部位密封，并与隧道模型的出口和进口接触部位密封连接，所述第一保温压力仓、第二保温压力仓和隧道模型共同形成一个密闭的腔室；所述保温压力仓设有制冷仓，所述制冷仓用于安装制冷系统，通过调节腔室温度来模拟寒冷环境；所述保温压力仓安装有压力控制系统，用以模拟高海拔低压环境；其中，分别调节第一保温压力仓与第二保温压力仓的气压和温度，对驶入隧道模型的列车模型行驶的各项数据采集，并分析数据。

于本方案中，两端设置第一保温压力仓和第二保温压力仓与隧道模型组成一个密闭系统，在两侧分别调节不同的温度气压，用于模拟和研究列车通过高寒高海拔隧道时的空气动力学现象。本装置结构简单、便于实验人员开展实验，需要说明的是第一保温压力仓和第二保温压力仓对称设置，且对于其他的制冷系统与压力控制系统都对应配设，需要提及的是所述保温压力仓的高度和宽度不小于列车模型宽度的12倍。