风屏障对桥上高速列车气动性能影响的数值研究 被引量：10

1

作者 项超群 郭文华 +1 位作者 陈涛 张佳文 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期113-120,共8页

采用能真实模拟列车运动的动网格算法计算不同风屏障高度下桥上列车的气动力系数,研究列车周围流场静压分布和速度分布,并与传统静网格计算结果进行对比分析。研究表明:高速列车的侧力系数、升力系数和侧偏力矩系数均随风屏障高度的增... 采用能真实模拟列车运动的动网格算法计算不同风屏障高度下桥上列车的气动力系数,研究列车周围流场静压分布和速度分布,并与传统静网格计算结果进行对比分析。研究表明:高速列车的侧力系数、升力系数和侧偏力矩系数均随风屏障高度的增加而减小;头车的侧力系数、升力系数、侧偏力矩系数在风屏障高4.0m时分别比没有设置风屏障时减小46%,51%和51%;风屏障使车体迎风侧正压减小50%,车顶负压减小10%;未设置风屏障时,按静网格算法计算所得的列车气动力系数和静压分布与动网格算法吻合较好,但设置风屏障后这2种算法的计算结果差异较大,用静网格算法计算无风屏障时的头车侧力系数比用动网格算法计算的小4%,而当风屏障高4.0m时小41%,可见有风屏障时用动网格算法计算列车气动性能更合理。 展开更多

关键词 动网格算法 风屏障 气动性能 高速列车 列车风

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强侧风下桥上高速列车倾覆稳定性及最优风障高度的研究 被引量：10

2

作者 项超群 郭文华 张佳文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期80-86,共7页

基于计算流体动力学理论,采用数值模拟的方法计算了高速列车通过双线简支箱梁桥时的气动力系数,考虑了轨道超高引起的列车风攻角、列车位于桥梁的横向位置、风障高度以及风偏角等因素的影响。根据列车运行于不同平曲线线路时的受力特点... 基于计算流体动力学理论,采用数值模拟的方法计算了高速列车通过双线简支箱梁桥时的气动力系数,考虑了轨道超高引起的列车风攻角、列车位于桥梁的横向位置、风障高度以及风偏角等因素的影响。根据列车运行于不同平曲线线路时的受力特点定义了列车倾覆系数,并参考有关标准设定了倾覆系数的容许值。在侧风风速为30 m/s情况下,计算了列车以不同速度通过设置有不同高度风障的桥梁时的倾覆系数,并据此选择了最优风障高度。计算结果表明:迎风侧线路上列车气动力系数比背风侧线路大,风障相对较低时升力系数随列车风攻角增大而增大;对迎风侧轮轨接触轴线和背风侧轮轨接触轴线的倾覆系数随车速和风障高度的变化规律均相反,最优风障高度由对背风侧轴线的倾覆系数决定;当列车处于迎风侧线路上时需设置的风障高度均比处于背风侧线路时高,即迎风侧线路是双线桥梁风障高度设置的控制线路;对于主导风向稳定的弯道,侧风从弯道内侧吹向列车时,最优风障高度随车速的增大而增大,从弯道外侧吹向列车时则与之相反;对于主导风向不稳定的弯道,应取侧风从外侧和内侧吹入时需设置风障的较大者。 展开更多

关键词 倾覆稳定性 风障 气动力系数 高速列车 轨道超高

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双线高速铁路桥最优风障高度及作用机理的数值研究 被引量：9

3

作者 项超群 郭文华 张佳文 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2891-2898,共8页

基于计算流体动力学理论,采用数值模拟的方法计算设置有不同高度风障的双线简支箱梁桥上高速列车的气动力,分析绕列车几何中心、迎风侧轮轨接触轴线和背风侧轮轨接触轴线的侧倾力矩,提出控制侧倾力矩和累计控制侧倾力矩的概念,并以此为... 基于计算流体动力学理论,采用数值模拟的方法计算设置有不同高度风障的双线简支箱梁桥上高速列车的气动力,分析绕列车几何中心、迎风侧轮轨接触轴线和背风侧轮轨接触轴线的侧倾力矩,提出控制侧倾力矩和累计控制侧倾力矩的概念,并以此为依据通过不断逼近的方法得到最优的风障高度,最后对风障改善列车气动性能的机理进行研究。研究结果表明:风障的高度对列车的气动力影响较大,但根据各分力得出的最优风障高度不一致;侧倾力矩对轮轨接触轴线比几何中心大,且对风障高度也更加敏感;控制侧倾力矩当风障高度较小时为对背风侧轮轨接触轴线之矩,当风障增加到一定高度后,将转移到迎风侧轮轨接触轴线,从而对于双线桥最优风障高度并不是对背风侧或迎风侧轮轨接触轴线侧倾力矩为0 N·m的风障高度;综合考虑列车位于两线路上的气动作用,根据累计控制侧倾力矩得出气动缩尺模型的最优风障高度为95 mm,从而可知双线高速铁路简支箱梁桥上1.9 m风障效果最好。 展开更多

关键词 铁路桥梁 高速列车 风障 气动力 最优高度

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新型变刚度软体手臂的设计及控制 被引量：3

4

作者 项超群 张颖 +1 位作者 郭少飞 郝丽娜 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期93-96,107,共5页

软体机器人具有机构重构性、适应性及灵活性.基于气动系统的软体机器人具有质轻、功率密度比高、人机交互安全性高等优点,设计了一种由伸长型及收缩型气动肌肉组成的新型变刚度软体机器人手臂.根据该软体手臂的运动特性建立了运动学模型... 软体机器人具有机构重构性、适应性及灵活性.基于气动系统的软体机器人具有质轻、功率密度比高、人机交互安全性高等优点,设计了一种由伸长型及收缩型气动肌肉组成的新型变刚度软体机器人手臂.根据该软体手臂的运动特性建立了运动学模型,利用MATLAB软件分析了手臂的工作空间.搭建控制实验测试平台,完成了手臂的轨迹运动控制实验,实验结果表明:跟踪阶跃信号上升时间小于2 s,稳态平均误差为0.002 8 rad(0.16°),正弦信号跟随响应曲线平均误差为0.015 9 rad(0.911°),手臂具有良好的可控性. 展开更多

关键词 软体机器人 变刚度 伸长型气动肌肉 收缩型气动肌肉 运动控制

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侧风下桥上高速列车倾覆稳定性及临界车速的参数化研究 被引量：4

5

作者 项超群 郭文华 +1 位作者 颜俊卿 张佳文 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1929-1937,共9页

基于计算流体动力学理论,采用数值模拟的方法计算高速列车通过双线简支箱梁桥时的气动力系数,考虑列车在编组中的位置、迎风侧和背风侧线路以及风偏角等因素的影响,并将数值模拟结果与风洞实验进行对比分析。根据列车倾覆系数的定义,推... 基于计算流体动力学理论,采用数值模拟的方法计算高速列车通过双线简支箱梁桥时的气动力系数,考虑列车在编组中的位置、迎风侧和背风侧线路以及风偏角等因素的影响,并将数值模拟结果与风洞实验进行对比分析。根据列车倾覆系数的定义,推出对倾覆临界状态合力作用线与两侧轮轨接触斑连线交点的累计力矩计算式,从而避免求轮轨相互作用力,直接得到车速和风速的相关表达式,并据此得到求临界车速的计算方法,最后对影响列车倾覆稳定性的参数进行分析。研究结果表明:采用数值模拟计算的列车气动力系数与风洞实验结果较吻合;双线简支箱梁桥上迎风侧线路头车所受气动力最大,其侧倾临界车速最低;随弹簧刚度系数、线路曲线半径、轨道超高以及列车质量的增加,临界车速均会增加,不考虑竖向振动加速度将会过高地估计列车侧倾临界车速。 展开更多

关键词 气动力系数 倾覆稳定性 临界车速 高速列车 双线铁路桥

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桥梁对高速列车气动特性影响的风洞试验研究 被引量：25

6

作者 郭文华 张佳文 项超群 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期3151-3159,共9页

为考虑侧风作用下桥梁对高速列车气动特性的影响,以高速列车与双线简支箱梁桥为原型,自主研制缩尺比为1:20的车-桥模型风洞试验模型装置,该装置可改变风偏角、测试对象以及列车与桥梁的相对位置等。测试高速列车的头车、中车及尾车各自... 为考虑侧风作用下桥梁对高速列车气动特性的影响,以高速列车与双线简支箱梁桥为原型,自主研制缩尺比为1:20的车-桥模型风洞试验模型装置,该装置可改变风偏角、测试对象以及列车与桥梁的相对位置等。测试高速列车的头车、中车及尾车各自的气动力,建立天平坐标系下测试数据转换到整体坐标系的转换关系,讨论雷诺数、车辆在桥面横向相对位置、风偏角对高速列车气动系数的影响。研究结果表明:基于自主研制车-桥模型的风洞试验测试是可行的;雷诺数对车-桥系统的气动性能影响有限;列车位于迎风侧线路时气动影响显著;随风偏角的增大,高速列车的侧力系数、升力系数、侧倾力矩系数存在减小的趋势。测试所得的高速列车气动参数可用于进一步开展风-车-桥耦合振动分析。 展开更多

关键词 风-车-桥系统 侧风 气动特性 风洞试验 气动力系数

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风障对桥上高速列车气动特性影响的风洞试验 被引量：5

7

作者 张佳文 郭文华 +2 位作者 熊安平 项超群 王嘉奇 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期3888-3897,共10页

为考虑侧风作用下风障对桥上高速列车气动特性的影响,以高速列车与双线简支箱梁桥为原型,自主研制了缩尺比为1:20的风障-车-桥模型风洞试验模型装置。测试高速列车的头车、中车及尾车各自的气动力。分析风速、列车位于桥梁的横向位置、... 为考虑侧风作用下风障对桥上高速列车气动特性的影响,以高速列车与双线简支箱梁桥为原型,自主研制了缩尺比为1:20的风障-车-桥模型风洞试验模型装置。测试高速列车的头车、中车及尾车各自的气动力。分析风速、列车位于桥梁的横向位置、不同风障高度与透风率、风偏角对高速列车气动系数的影响,最后以静力轮重减载率作为风障防风效果评价指标,给出风障气动选型参数建议值。研究结果表明:雷诺数对车-桥系统的气动性能影响有限;桥梁上设置风障可明显减小列车所受气动力;列车位于迎风侧线路时运行时所受气动荷载较大;随着风障高度的增大,列车气动力系数减小;当风障增加到某一高度后列车气动系数基本不再随风障高度变化,但随着透风率增大而增大;当风偏角小于等于20°时,高度为4 m,透风率为0%风障的挡风效果较好,而当风偏角大于20°时,高度为4 m,透风率为30%风障的挡风效果较优。研究结论可为实际工程中风障气动选型提供参考。 展开更多

关键词 风障 侧风 高速列车 风洞试验 气动力系数 高度 透风率

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基于协方差本征变换与谐波合成法的随机风场模拟 被引量：4

8

作者 张佳文 郭文华 项超群 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第21期197-203,共7页

为解决谐波合成法模拟多变量随机脉动风场计算效率低下,内存易超限的问题,提出了协方差本征变换与谐波合成法相结合的风场模拟新方法。在谐波合成法和协方差本征变换的基础上,采用基于方差比的模态截断准则缩阶互谱密度矩阵,以减少矩阵... 为解决谐波合成法模拟多变量随机脉动风场计算效率低下,内存易超限的问题,提出了协方差本征变换与谐波合成法相结合的风场模拟新方法。在谐波合成法和协方差本征变换的基础上,采用基于方差比的模态截断准则缩阶互谱密度矩阵,以减少矩阵的Cholesky分解次数,同时运用FFT技术来提高谐波项的合成速度,并给出了该方法的误差控制指标。通过算例表明上述方法可有效减少整个模拟过程的计算时间,采用方差比模态截断准则可保证所有节点位置的样本方差具有较高精度,模拟样本的功率谱密度、相关函数与目标值较为符合,并且具有较好的随机性。证实了所提出方法可以高效、准确地的模拟出随机脉动风场。 展开更多

关键词 协方差本征变换 谐波合成法 方差比 模态截断准则 随机风场 FFT技术

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基于数据截断和变间隔插值的空间脉动风场模拟

9

作者 郭文华 项超群 张佳文 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期3326-3334,共9页

对大跨度桥梁空间脉动风场模拟提出一种改进的谐波合成法。研究分解谱函数随频率的变化规律,确定分解谱函数矩阵不同位置元素对应的有效截止频率。对互谱矩阵的Cholesky分解仅需在插值节点频率进行,而对于其他频率点的分解谱函数则采用... 对大跨度桥梁空间脉动风场模拟提出一种改进的谐波合成法。研究分解谱函数随频率的变化规律,确定分解谱函数矩阵不同位置元素对应的有效截止频率。对互谱矩阵的Cholesky分解仅需在插值节点频率进行,而对于其他频率点的分解谱函数则采用三次拉格朗日插值拟合,并探讨不同插值节点间隔对拟合精度的影响。根据谐波合成法中相关矩阵的特点,仅对下三角部分采用一维存储,以节省存储空间。综合考虑计算效率和拟合精度,提出变间隔插值算法。对某一大跨度斜拉桥进行空间脉动风场的模拟。研究结果表明:随着频率增大,分解谱函数矩阵非对角线元素超过峰值后迅速单调趋近于0,即当频率超过其对应的有效截止频率后,分解谱函数对风速的贡献可忽略,据此即可对计算过程进行合理截断;分解谱函数在低频部分线形变化显著,宜采用较小的插值节点间隔,而在高频部分线形比较平缓,可采用较大的插值节点间隔。通过检验风速样本的功率谱密度函数和相关函数,验证了改进谐波合成法的正确性、高效性和可靠性。 展开更多

关键词 空间脉动风场 改进谐波合成法 变间隔插值 数据截断 一维存储

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小型超声振动料斗的研究

10

作者 何勍 项超群 《辽宁工业大学学报（自然科学版）》 2014年第2期96-98,共3页

提出内部含有梯形齿的锥筒形给料压电振子的结构形式,确定振子的工作模态为面内三阶弯曲模态。利用ANSYS有限元软件优选了结构参数,研制了出料端内径为16 mm、实际工作频率为22 261 Hz的小型超声振动料斗样机。采用激光测振仪并依据平... 提出内部含有梯形齿的锥筒形给料压电振子的结构形式,确定振子的工作模态为面内三阶弯曲模态。利用ANSYS有限元软件优选了结构参数,研制了出料端内径为16 mm、实际工作频率为22 261 Hz的小型超声振动料斗样机。采用激光测振仪并依据平面镜反射原理,对振子的共振频率及内齿振幅分布进行了测试,并对振动料斗装置整机进行了物料运行效果的测试。实验表明料斗对直径为3 mm到4 mm的球形物体有较好的下料可控性。 展开更多

关键词 振动料斗 超声振动 压电致动器 行波

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基于复合ADRC的压电陶瓷驱动器自适应控制 被引量：1

11

作者 高金海 郝丽娜 +1 位作者 项超群 祁紫轩 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1158-1162,共5页

针对压电陶瓷驱动器固有的迟滞现象对其定位控制精度的影响问题,提出将自抗扰控制(ADRC)与改进Preisach逆模型相结合的控制方案.以模型输入、输出迟滞环的线性度为标准,目的是提高微动工作台的定位精度,从而提高微操作效率和成功率.为... 针对压电陶瓷驱动器固有的迟滞现象对其定位控制精度的影响问题,提出将自抗扰控制(ADRC)与改进Preisach逆模型相结合的控制方案.以模型输入、输出迟滞环的线性度为标准,目的是提高微动工作台的定位精度,从而提高微操作效率和成功率.为了验证所提出控制策略的有效性,通过无控制方法、改进逆Preisach控制方法、复合PID方法、ADRC控制和复合ADRC控制实验,得出所选用压电陶瓷驱动器的迟滞环比重分别为12.3%,5.8%,4.7%,2.5%,1.4%.不同控制方案所得实验结果证明,ADRC与迟滞逆模型相结合的控制方案具有良好的控制性能. 展开更多

关键词 压电陶瓷 非线性 迟滞环 自抗扰控制 PREISACH模型

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桥梁施工临时结构中贝雷梁容许承载力精细化研究 被引量：2

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作者 项超群 谢飞腾 《西部交通科技》 2021年第10期53-58,共6页

文章基于弯矩对轴力的耦合作用,根据现行《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)对贝雷梁容许承载力进行计算研究,结果表明:拉弯弦杆当弯矩M x>3.824 kN/m、压弯弦杆当弯矩M x>2.586 kN/m时,仅控制轴力<560 kN是不安全的;拉弯竖杆... 文章基于弯矩对轴力的耦合作用,根据现行《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)对贝雷梁容许承载力进行计算研究,结果表明:拉弯弦杆当弯矩M x>3.824 kN/m、压弯弦杆当弯矩M x>2.586 kN/m时,仅控制轴力<560 kN是不安全的;拉弯竖杆弯矩M_(y)>0.348 kN/m、压弯非支座竖杆弯矩M_(y)>0.159 kN/m以及压弯支座竖杆,仅控制轴力<210 kN/m是不安全的;轴心受压斜杆、压弯斜杆和弯矩M_(y)>0.744 kN/m的拉弯斜杆,仅控制轴力<171.5 kN是不安全的。 展开更多

关键词 贝雷梁 容许承载力 施工临时结构 精细化计算

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钢桁梁桥新型波形钢-RPC组合桥面板非线性有限元分析 被引量：5

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作者 石柱 项超群 +1 位作者 上官兴 郭文华 《中外公路》 北大核心 2019年第5期86-92,共7页

提出了一种能适用于大跨径钢桁梁桥的新型波形钢-RPC组合桥面板,基于Ansys 14.0建立了有限元模型,对Ansys模型参数、桥面板的几何和材料参数进行了计算分析。研究表明:跨中荷载大于820 kN后RPC的材料非线性效应逐渐显现,钢材的材料非线... 提出了一种能适用于大跨径钢桁梁桥的新型波形钢-RPC组合桥面板,基于Ansys 14.0建立了有限元模型,对Ansys模型参数、桥面板的几何和材料参数进行了计算分析。研究表明:跨中荷载大于820 kN后RPC的材料非线性效应逐渐显现,钢材的材料非线性对组合桥面板承载性能影响尤其明显;Solid65单元剪力传递系数对组合桥面板承载性能影响很小;计算时应考虑Solid65单元形函数附加项的影响;在新型组合桥面板中,波形钢腹板高度和波腹工梁钢底板厚度对结构承载性能影响最大,RPC具有足够的安全富余量,对组合桥面板承载性能影响比波腹工梁小。 展开更多

关键词 活性粉末混凝土(RPC) 波形钢腹板 组合桥面板 钢混组合结构

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