一种小型直线形的带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学研究平台技术方案

一种小型直线形的带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学研究平台，该研究平台包括由底座支架支撑、距地面一定高度的直线形操作平台，由列车运行的真空管道、气流循环管道和热压循环通道组成的密闭腔，真空管道内放置列车模型，列车模型下部固定在传送带上，安装在操作平台一端的电机输送动力，通过传动带带动列车模型作直线运动，密闭腔内的压力由真空泵通过连接管进行调节，系统的真空度由真空表读出，并采用压力传感器、温度传感器和其他数据采集传感器测量记录系统采集列车模型在管道中高速运动而引起的热动力参数。并可改变系统阻塞比、系统压力、马赫数、热压循环通道的横截面积及热压循环通道的间隔距离等重要参数，利用相似原理研究带有热压循环通道的真空管道交通系统的热动力学特性。该研究平台建设成本低、占地面积小，可操作性强，为将来带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学特性的研究奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种小型直线形的带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学研究平台
本技术涉及一种小型直线形的带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学研究平台，具体的说是设计了带有热压循环通道的真空管道交通系统的小型试验平台，利用相似原理研究带有热压循环通道的真空管道交通系统的热动力学现象。为将来带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学特性的研究奠定基础。
技术介绍
近年来，我国高速铁路建设工作取得了巨大成功，不仅体现在运营里程的持续增加，更体现在运营速度的不断攀升，但列车的运行环境严重制约了列车运行速度的进步空间。当其运行速度超过300km/h时，空气阻力所占总阻力比重就超过总阻力的70％，列车处于不经济运营状态；当车速突破500km/h后，其所受空气阻力比重超过90％；在空气稀薄的中间层(0.3atm-0.5atm)，摆脱地表稠密大气层作用的大型民航客机的速度可以达到800km/h，而飞行在距地面18000米(0.1-0.2atm)高空的战斗机飞行速度可达2倍音速以上。因而，空气阻力是限制地面高速交通运行速度的决定性制约因素。基于以上事实，不难预测如果能够有效减少列车运行环境的空气密度，不仅可以保证列车的经济运营，更能在现有技术条件下，大幅提升列车运行速度，“让火车在陆地飞翔”。我国对真空管道交通的研究始于2004年由沈志云院士、钟山院士联合发起的“真空管道高速交通院士学术报告会”虽然我国对真空管道交通的研究起步晚，但其科学性、现实性、发展前景及重大意义立刻得到了中国科学界的权威认可，并迅速被提升到国家战略高度，预计于2035年前后在我国建成第一条真空管道交通线路。因为它兼有飞机高速和火车运输量大、单位能耗低的优点，所以其科学性、现实性、发展前景及重大意义立刻得到了中国科学界的权威认可，并迅速被提升到国家战略高度，我国计划于2035年前后建成世界第一条真空管道交通线路。截至目前，虽然针对真空管道的研究已逐步展开，但工作尚局限于单一地研究阻塞比、管道压力和列车运行速度对系统的影响，并且鲜有对真空管道交通系统运行的真空管道形式的研究。若真空管道交通系统运行，真空管道内列车运行速度接近音速，现有的研究并未涉及管道具体结构形式对系统空气热动力学问题的影响。本实验平台为小型直线形的带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学研究平台，在真空管道交通系统中加入了热压循环通道的结构，结构简单，经济安全，能有效降低列车运行能耗，提高列车运行速度，降低气动热对车体及管道的损害，为将来真空管道交通系统的实现奠定基础。
技术实现思路
本技术的目的在于设计一种小型直线形的带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学研究平台。改变以往试验台建设费用高，占地面积大、无法实现参数的可调节化、数据采集不方便等难题。通过改变列车模型大小改变系统阻塞比和改变真空抽气泵工况控制真空管道内部压力，并且利用改变电动机转速来实现系统马赫数的改变。还可以通过更换真空管道的管道模型实现不同横截面积和间隔距离的热循环通道下的热动力学研究。利用温度传感器、热成像仪、压力传感器、组态软件等监测列车模型在带有热压循环通道的真空管道中高速运动引起的热动力学参数变化和利用相似原理研究带有热压循环通道的真空管道交通系统的热动力学现象。为了达到解决上述技术方案的目的，一种小型直线形的带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学研究平台，其特征在于：由底座支架支撑、距地面一定高度的直线形的操作平台；位于操作平台上方用于列车行驶的真空管道和真空管道上方的气流循环管道；位于真空管道和气流循环管道之间的热压循环通道；位于真空管道中间的列车模型；位于气流循环管道一端用来测量真空度的真空表；位于真空管道一端的连接管，通过真空阀与真空泵连接。位于真空阀一段的进行压力调节的真空泵；位于该操作平台一端用来提供列车模型运动动力的电机；位于每个热压循环通道中央的用来记录列车运行参数的温度、压力传感器和其他数据采集传感器。所述的热压循环通道，是中空的圆柱形的管道，位于列车行驶的真空管道和气流循环管道之间。用来减小列车车头车尾的压差温差，防止列车在真空管道中行驶时形成活塞效应。所述的列车行驶的真空管道和气流循环管道，均是中空的圆柱形管道，两者通过热压循环通道进行连接，固定在操作平台上并形成封闭空间，为保证列车模型所需压力值提供密闭腔。并且是透明的结构，以便观察该研究平台内列车模型运行情况。而且带有热压循环通道的真空管道和气流循环管道可以在操作台上实现更换，以便研究不同横截面积、不同间隔距离的热压循环通道对真空管道交通系统热力学特性的影响。所述的列车模型，是对称结构，列车下部固定在传动带上，可通过改变列车模型大小改变系统的阻塞比。所述的电机，是固定在该操作平台的一端，通过电机转动带动带轮的旋转，从而实现传送带的高速运动。传送带与列车运行的真空管道接触处密封处理，电机为可调速电机，通过改变电机转速改变系统的马赫数，使得固定在传动带上的的列车模型作直线运动。所述的连接管，位于列车运行所在真空管道一端的下方，连接管是整个密闭腔的进气口和抽气口，在试验台不运行时可通过打开真空阀恢复密闭腔的气压。所述的真空泵，由连接管道在列车运行的真空管道一端进行连接，通过调节真空泵控制密闭腔内的真空度。所述的真空表，位于气流循环管道一端，用来测量密闭腔内的真空度。所述的压力传感器、温度传感器和其他数据采集传感器，位于每个热压循环通道的中央，各个传感器与计算机组态系统相连，试验人员可通过组态系统实时观测系统状态，并可记录整理系统历史运行参数。本技术在原有对单管的真空管道交通系统气动阻力和气动热研究的基础上，提出一种小型直线形的带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学研究平台。列车车头高压高温区域的气体与车尾低压常温区域的气体通过热压循环通道形成环流，减小了列车车头车尾的压差温差。这种真空管道交通系统中的热压循环通道结构简单，经济安全，能有效降低真空管道中列车运行能耗，提高列车运行速度，降低了气动热对车体及管道的损害。该研究平台包括由底座支架支撑、距地面一定高度的直线形操作平台，带有热压循环通道的真空管道内放置列车模型，列车模型下部固定在传送带上，安装在操作平台一端的电机输送动力，通过传动带带动列车模型作直线运动，带有热压循环通道的真空管道的压力由真空泵通过连接管进行调节，系统的真空度由真空表读出，并采用压力传感器、温度传感器和其他数据采集传感器测量记录系统采集列车模型在管道中高速运动而引起的热动力参数。并可改变系统阻塞比、系统压力、马赫数、热压循环通道的横截面积及热压循环通道的间隔距离等重要参数，利用相似原理研究带有热压循环通道的真空管道交通系统的热动力学特性。基于上述技术特征所构成的技术方案的优点在于：①改变以往试验台建设费用高，占地面积大的难题。可大大节省占地空间和建设投资。②改变无法实现参数的可调节化的难题。试验人员可通过改变列车模型大小改变系统阻塞比，通过改变真空泵工况控制系统内部压力，通过改变电动机转速改变系统马赫数,还可以通过更换真空管道的管道模型实现不同横截面积和间隔距离的热循环通道下的热动力学特性的研究。③改变以往数据采集不方便的难题。可通过热成像仪，压力传感器、温度传感器、组态软件等直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型直线形的带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学研究平台，其特征在于：由底座支架支撑、距地面一定高度的直线形操作平台；位于操作平台上方用于列车行驶的真空管道和真空管道上方的气流循环管道；位于真空管道和气流循环管道之间的热压循环通道；位于真空管道中间的列车模型；位于气流循环管道一端用来测量真空度的真空表；位于真空管道一端的连接管，通过真空阀与真空泵连接，位于真空阀一端的进行压力调节的真空泵；位于该操作平台一端用来提供列车模型运动动力的电机；位于每个热压循环通道中央的用来记录列车运行参数的温度、压力传感器和其他数据采集传感器。

【技术特征摘要】
1.一种小型直线形的带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学研究平台，其特征在于：由底座支架支撑、距地面一定高度的直线形操作平台；位于操作平台上方用于列车行驶的真空管道和真空管道上方的气流循环管道；位于真空管道和气流循环管道之间的热压循环通道；位于真空管道中间的列车模型；位于气流循环管道一端用来测量真空度的真空表；位于真空管道一端的连接管，通过真空阀与真空泵连接，位于真空阀一端的进行压力调节的真空泵；位于该操作平台一端用来提供列车模型运动动力的电机；位于每个热压循环通道中央的用来记录列车运行参数的温度、压力传感器和其他数据采集传感器。2.根据权利要求1所述的一种小型直线形的带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学研究平台，其特征在于：所述的热压循环通道，是中空的圆柱形的管道，位于列车行驶的真空管道和气流循环管道之间，用来减小列车车头车尾的压差温差，防止列车在真空管道中行驶时形成活塞效应。3.根据权利要求1所述的一种小型直线形的带有热压循环通道的真空管道交通系统热动力学研究平台，其特征在于：所述的列车行驶的真空管道和气流循环管都，均是中空的圆柱形管道，两者通过热压循环通道进行连接，固定在操作平台上并形成封闭空间，为保证列车模型所需压力值提供密闭腔，并且是透明的结构，以便观察该研究平台内列车模型运行情况，而且带有热压循环通道的真空管道和气流循环管道可以在操作台上实现更换，以便研究不同横截面积、不同间隔距离的热压循环通道对真空管道交通系统热力学特性的影响。4.根据权利要求1所述的一种小型直线形的带有热压循环通道的真空管道交通系统热...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾文广，王凯，程爱平，李庆领，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：新型
国别省市：山东,37