高速列车模型风洞试验路基及其表面附面层的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种高速列车模型风洞试验路基及其表面附面层的控制方法，所述风洞试验路基包括路基、轨道和高速列车模型。本发明专利技术通过在固定地板的路基表面采用滚轴系统，在滚轴的旋转下，增加路基表面的气流速度，从附面层的产生机理着手，能有效降低路基表面附面层；在降低路基表面附面层的基础上，不对高速列车风洞试验的其它正常气流产生干扰，几乎没有副作用；在目前常用的固定地面路基表面增加滚轴系统，路基系统结构上易于实现，并不复杂，滚轴控制系统常见，易于控制，从工程便捷性和实用性方面来看，具备一定的推广性。

【技术实现步骤摘要】
高速列车模型风洞试验路基及其表面附面层的控制方法
本专利技术涉及一种风洞试验路基，具体为一种采用滚轴装置降低表面附面层的高速列车模型风洞试验路基及其控制方法，属于风洞试验

技术介绍
高速列车的空气动力学研究关系到高速列车的节能降耗、运行速度提升、运行安全和乘坐舒适性。对于高速列车空气动力学的研究，风洞试验是目前非常重要且常用的研究方法。在高速列车的风洞试验研究中，地面效应的模拟是必须且非常重要的，为了模拟高速列车的地面效应，从工程便捷性和实用性考虑，目前国内外大多采用固定地板(或路基)模拟地面，如图1所示。因气流在地板表面引起附面层，并不断发展，这就带来了地面效应影响问题，明显降低了风洞试验研究结果的准确性，使试验研究的可靠性降低。然而，目前在理论上又缺乏针对这种复杂的地面效应问题产生的影响进行修正的方法，因此，从工程上如何有效降低固定地板表面附面层，并尽可能减小附面层降低的成本，是工程上普遍采用的方法，也具有非常重要的价值和意义。目前，国内外降低固定地板表面附面层的方法包括在地板表面采用开槽、开缝或打孔，吸气或吹气，以及活动带等方法。但是，对于开槽、开缝和打孔的方法，通常因为槽、缝和孔的位置与形状不合适，导致附面层的降低效果不太理想；对于吸气或吹气，以及活动带等方法，因为控制系统复杂、控制成本高昂，甚至还可能引起对正常气流的干扰，因此不具备工程推广性。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高速列车模型风洞试验路基及其表面附面层的控制方法。>本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种高速列车模型风洞试验路基，所述风洞试验路基包括路基、路基上表面安置有两条轨道和高速列车模型，和高速列车模型，所述高速列车模型支撑在路基上，所述路基表面安装有滚轴系统，所述滚轴系统由支撑件和滚轴构成，所述滚轴系统安放在路基开设的凹槽内，所述滚轴的两端转动连接在支撑件上，所述支撑件的下表面与路基开设的凹槽底部之间通过自动升降柱进行连接，所述支撑件的下表面通过螺丝固定连接有伺服电机，所述伺服电机与外接电源呈电性连接，所述路基所开设的凹槽上方安装有封板，且所述路基上表面在封板的两侧边处分别固定连接有限位板，所述封板与支撑件之间通过伸缩杆组件进行连接，所述伸缩杆组件由固定杆、活动杆、第一连接耳和第二连接耳，所述固定杆的底端通过焊接与支撑件的两端顶部进行固定连接，所述固定杆的顶端焊接有第一连接耳，所述活动杆的一端与第一连接耳呈转动连接，所述活动杆的另一端与第二连接耳呈转动连接，所述第二连接耳固定焊接在封板的下板面；其表面附面层的控制方法包括以下步骤：步骤一、标准路基的设定，以常用的1:8比例的三车编组(头车+中间车+尾车)试验采用的固定板的平地路基为例，路基长度大于13米，路基厚度为0.75米，路基上表面宽度大于0.65米，下表面宽度大于0.85米，路基前后端斜坡坡度不大于30°，路基两侧斜坡坡度不大于45°；步骤二、滚轴数量与安装位置的确定，根据高速列车模型的长度设置不少于四个滚轴系统，首先，在高速列车模型的头车鼻尖所在的路基表面位置安装一个滚轴系统，将整个高速列车模型前方入口处的附面层降下来；其次，考虑到高速列车模型后面中间车和尾车转向架、支座等结构的影响，在中间车前端转向架和该节车厢支座中间所在的路基表面位置安装一个滚轴系统；最后，在高速列车模型尾车前端转向架前方和后端转向架与该节车厢支座所在的路基表面位置各安装一个滚轴系统；步骤三、滚轴的控制，采用伺服电机带动滚轴系统的滚轴进行转动，以准确控制旋转速度，并实现滚轴线速度与风洞试验风速相同；步骤四、模拟无侧风运行工况试验，滚轴系统通过自动升降柱自动从路基内部垂直上升，并使活动杆向两侧展开，以带动封板的打开，滚轴通过伺服电机带动旋转的线速度方向与试验气流方向相同，滚轴的运转可降低路基表面附面层；步骤五、模拟有侧风运行工况试验，滚轴系统停止运行，滚轴不转动，滚轴系统通过自动升降柱自动垂直下沉，沉入路基内部，其对应位置的路基表面凹坑封板自动封闭，使路基表面平直且无缝隙，使路基表面完全平整，则不会对试验正常气流形成干扰。作为本专利技术进一步的方案：所述滚轴系统的滚轴转动时，滚轴上表面离路基上表面10毫米。作为本专利技术进一步的方案：所述自动升降柱的根部透过路基下表面与风洞试验段地板或洞壁连接。作为本专利技术进一步的方案：所述滚轴两端的支撑件全部封闭在路基的内部。作为本专利技术进一步的方案：所述活动杆的两端通过第一连接耳和第二连接耳分别与固定杆和封板呈转动连接。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术通过在固定地板的路基表面采用滚轴系统，在滚轴的旋转下，增加路基表面的气流速度，从附面层的产生机理着手，能有效降低路基表面附面层；2)本专利技术在降低路基表面附面层的基础上，不对高速列车风洞试验的其它正常气流产生干扰，几乎没有副作用；3)本专利技术在目前常用的固定地面路基表面增加滚轴系统，路基系统结构上易于实现，并不复杂，滚轴控制系统常见，易于控制，从工程便捷性和实用性方面来看，具备一定的推广性。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图；图2为本专利技术滚轴系统侧视剖面结构示意图；图3为本专利技术滚轴系统正视剖面结构示意图。图中：1、路基，2、轨道，3、高速列车模型，4、滚轴系统，5、支撑件，6、滚轴，7、自动升降柱，8、伺服电机，9、封板，10、伸缩杆组件，11、限位板，12、固定杆，13、活动杆，14、第一连接耳和15、第二连接耳。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1～3，一种高速列车模型风洞试验路基，所述风洞试验路基包括路基1、路基1上表面安置有两条轨道2和高速列车模型3，所述高速列车模型3放置在上表面安置有两条轨道2的路基1上，所述路基1表面安装有滚轴系统4，所述滚轴系统4由支撑件5和滚轴6构成，所述滚轴系统4安放在路基1开设的凹槽内，所述滚轴6的两端转动连接在支撑件5上，所述支撑件5的下表面与路基1开设的凹槽底部之间通过自动升降柱7进行连接，所述支撑件5的下表面通过螺丝固定连接有伺服电机8，所述伺服电机8与外接电源呈电性连接，所述路基1所开设的凹槽上方安装有封板9，且所述路基1上表面在封板9的两侧边处分别固定连接有限位板11，所述封板9与支撑件5之间通过伸缩杆组件10进行连接，所述伸缩杆组件10由固定杆12、活动杆13、第一连接耳14和第二连接耳15，所述固定杆12的底端通过焊接与支撑件5的两端顶部进行固定连接，所述固定杆12的顶端焊接有第一连接耳14，所述活动杆13的一端与第一连接耳14呈转动连接，所述活动杆13的另一端与第二连接耳15呈转动连接，所述第二连接耳15固定焊接在封板9的下板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速列车模型风洞试验路基，其特征在于：所述风洞试验路基包括路基(1)、路基(1)上表面安置有两条轨道(2)和高速列车模型(3)，所述高速列车模型(3)支撑在路基(1)上，所述路基(1)表面安装有滚轴系统(4)，所述滚轴系统(4)由支撑件(5)和滚轴(6)构成，所述滚轴系统(4)安放在路基(1)开设的凹槽内，所述滚轴(6)的两端转动连接在支撑件(5)上，所述支撑件(5)的下表面与路基(1)开设的凹槽底部之间通过自动升降柱(7)进行连接，所述支撑件(5)的下表面通过螺丝固定连接有伺服电机(8)，所述伺服电机(8)与外接电源呈电性连接，所述路基(1)所开设的凹槽上方安装有封板(9)，且所述路基(1)上表面在封板(9)的两侧边处分别固定连接有限位板(11)，所述封板(9)与支撑件(5)之间通过伸缩杆组件(10)进行连接，所述伸缩杆组件(10)由固定杆(12)、活动杆(13)、第一连接耳(14)和第二连接耳(15)，所述固定杆(12)的底端通过焊接与支撑件(5)的两端顶部进行固定连接，所述固定杆(12)的顶端焊接有第一连接耳(14)，所述活动杆(13)的一端与第一连接耳(14)呈转动连接，所述活动杆(13)的另一端与第二连接耳(15)呈转动连接，所述第二连接耳(15)固定焊接在封板(9)的下板面。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高速列车模型风洞试验路基，其特征在于：所述风洞试验路基包括路基(1)、路基(1)上表面安置有两条轨道(2)和高速列车模型(3)，所述高速列车模型(3)支撑在路基(1)上，所述路基(1)表面安装有滚轴系统(4)，所述滚轴系统(4)由支撑件(5)和滚轴(6)构成，所述滚轴系统(4)安放在路基(1)开设的凹槽内，所述滚轴(6)的两端转动连接在支撑件(5)上，所述支撑件(5)的下表面与路基(1)开设的凹槽底部之间通过自动升降柱(7)进行连接，所述支撑件(5)的下表面通过螺丝固定连接有伺服电机(8)，所述伺服电机(8)与外接电源呈电性连接，所述路基(1)所开设的凹槽上方安装有封板(9)，且所述路基(1)上表面在封板(9)的两侧边处分别固定连接有限位板(11)，所述封板(9)与支撑件(5)之间通过伸缩杆组件(10)进行连接，所述伸缩杆组件(10)由固定杆(12)、活动杆(13)、第一连接耳(14)和第二连接耳(15)，所述固定杆(12)的底端通过焊接与支撑件(5)的两端顶部进行固定连接，所述固定杆(12)的顶端焊接有第一连接耳(14)，所述活动杆(13)的一端与第一连接耳(14)呈转动连接，所述活动杆(13)的另一端与第二连接耳(15)呈转动连接，所述第二连接耳(15)固定焊接在封板(9)的下板面。


2.根据权利要求1所述的高速列车模型风洞试验路基，其特征在于：所述滚轴系统(4)的滚轴(6)转动时，滚轴(6)上表面离路基(1)上表面10毫米。


3.根据权利要求2所述的高速列车模型风洞试验路基，其特征在于：所述自动升降柱(7)的根部透过路基(1)下表面与风洞试验段地板或洞壁连接。


4.根据权利要求3所述的高速列车模型风洞试验路基，其特征在于：所述滚轴(6)两端的支撑件(5)全部封闭在路基(1)的内部。


5.根据权利要求4所述的高速列车模型风洞试验路基，其特征在于：所述活动杆(13)的两端通过第...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志祥，朱任宇，王强，黄汉杰，陈立，曾维平，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51