本发明专利技术涉及一种减少高速列车表面空气阻力的方法，利用高速列车所正穿过的外界空气对自列车内部流出车厢外表面的流体的“涂抹”作用，在高速列车的车厢外表面形成一层流体膜，使得高速列车的车厢外表面与外界空气隔离开来，从而减少高速列车表面的空气阻力。本发明专利技术还提供了一种减少高速列车表面空气阻力的装置。通过在高速列车车厢外表面形成一层流体膜，使得车厢与外界空气隔离开来，极大地降低了外界空气对车厢外表面的粘滞阻力。了外界空气对车厢外表面的粘滞阻力。了外界空气对车厢外表面的粘滞阻力。
【技术实现步骤摘要】
一种减少高速列车表面空气阻力的方法及装置
[0001]
[0002]本专利技术属于高速铁路交通领域，具体是一种减少高速列车表面空气阻力的方法及装置。
技术介绍
[0003]高速列车运行的阻力，包括车轮与轨道摩擦的机械阻力和车辆受到的空气阻力。有资料显示，高速下制约列车速度的主要因素是空气阻力，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%。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。这个平方关系极大地制约了高速列车在高速时的经济性能，让工程技术人员绞尽脑汁，想了很多办法来减少空气阻力。
[0004]对于列车来说，其长度与高或宽之比一般为40～100，甚至更大，因此列车与空气的接触面积与其横截面之比也具有上述这样大的数值。高速列车表面摩擦阻力在总空气阻力中占有较大的比例，是列车阻力的主要组成部分之一。有关的研究表明，由于列车长度、表面光洁度、车底转向架和悬挂件等被屏蔽和列车头部、尾部流线化程度的不同，高速列车的表面摩擦阻力约占总空气阻力的26%～55%。
[0005]现有技术中，减少空气阻力的方法一般是增加列车表面上的光滑程度，使得车厢与空气之间的摩擦系数降低，从而使得摩擦阻力变小；另外是把车头和车尾设计成流线型子弹头，减少车头和车尾的压差阻力；再有就是尽量让外露装置例如空调、手柄、门窗、转向架及其上的悬挂物件、车辆之间的连接风挡和车顶受电弓和其他装备等流线化，减少这些外露装置引起的阻力。
[0006]也有技术人员设想采用真空管道技术来降低甚至消除高速列车的空气阻力，但是这种技术目前只停留在设计或者小型试验阶段，由于真空管道的建设、维持和维护非常困难，大规模运行的成本非常高昂，目前还不具有实用性。
[0007]本专利技术人认为现有技术中利用光滑表面减少空气阻力的方法已经近乎极境，要再次提高其作用已经很难；而采用真空管道技术来消除空气阻力的方法还未达到实用条件。
[0008]经过长时间的研究，本专利技术人发现一种能够减少高速列车表面空气阻力的新思路，就是在高速列车运行过程中，可以人为制造出一种动态的隔绝环境，能够减少甚至完全隔绝列车车厢与外界空气的接触，从而减少甚至消除外界空气对高速列车车厢的粘滞阻力，实现降低高速列车表面空气阻力的目的。根据此思路，特提出本专利技术。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的之一是提供一种减少高速列车表面空气阻力的方法，能够减少甚至消除外界空气对高速列车车厢的粘滞阻力。
[0010]本专利技术的技术方案为：一种减少高速列车表面空气阻力的方法，利用高速列车所正穿过的外界空气对自列车内部流出车厢外表面的流体的“涂抹”作用，在高速列车的车厢外表面形成一层流体膜，使得高速列车的车厢外表面与外界空气隔离开来，从而减少高速列车表面的空气阻力。所谓外界空气对流体的“涂抹”作用，是一种拟人化的说法，这里实际要表达的意思是：静止的外界空气遇到高速穿过来的列车表面上的流体时，外界空气会阻滞这些流体继续原来的速度，使之速度下降，但列车速度没降，因此这些流体相对于列车车厢外表面而言，是从喷口“涂抹”到喷口后面的车厢外表面了。
[0011]进一步地，在高速列车运动方向的车厢前部外表面设置有喷射流体的喷口，所述流体与车厢外表面成一定角度喷出，在外界空气作用下这些流体覆盖在喷口后面一定距离内的车厢外表面，形成流体膜。
[0012]进一步地，所述喷口为围绕车厢周向设置的环形喷口，以跟车厢外表面成0
°
~90
°
的角度向着车厢尾部方向喷射流体，以在车厢外表面形成流体膜。
[0013]进一步地，每节车厢上的所述环形喷口为两个或者多个，前面的环形喷口喷出的流体形成的流体膜覆盖住后面环形喷口的外表面。
[0014]进一步地，所述环形喷口为周向封闭的，或者为周向半封闭的。周向封闭的环形喷口把车厢底架部分也包围进去，周向半封闭的环形喷口不包围车厢底架。
[0015]进一步地，所述环形喷口凸出于车厢外表面，其背对车头的部分为流线型，其面对车尾的部分设置有跟车厢外表面成0
°
~90
°
角度的喷头。
[0016]可选地，所述流体为水或者压缩气体。
[0017]优选地，当流体为水时，水是以水雾的形式从喷口喷出。
[0018]进一步地，压缩气体来源为压缩空气罐或者列车头部的空气进口。
[0019]本专利技术的另一个目的是提供一种减少高速列车表面空气阻力的装置，包括设置在车厢前部外表面上用于喷射流体的喷口，设置在列车头部的空气进口或者设置在车厢内部的压缩空气罐或者水箱，所述空气进口或者压缩空气罐通过气体管路与喷口相连，喷口喷出的气体在车厢外表面形成一层气体膜；所述水箱通过水泵和水管与喷口相连，喷口喷出的水在车厢外表面形成一层水膜；气体膜或者水膜使得高速列车的车厢外表面与外界空气隔离开来。
[0020]进一步地，当流体为水时，水箱里面的水经过水泵加速进入到水管中，然后经过雾化喷头或者雾化器转化为水雾，最后以水雾的形式从喷口喷出。
[0021]本专利技术的有益效果：1、通过在高速列车车厢外表面形成一层流体膜，使得车厢与外界空气隔离开来，极大地降低了外界空气对车厢外表面的粘滞阻力。
[0022]2、流体喷出方向与高速列车运动方向相反，在隔绝外界空气的同时，能够为高速列车提供反冲力，为高速列车提速。
[0023]3、喷口为环形，其喷出的流体膜可以将整个车厢甚至连底架都包围进去，从而大量地减少空气对列车的粘滞阻力。
[0024]4、采用水箱或压缩空气罐作为流体源，既可以快速补充流体，又可以降低车头设计的复杂程度。
附图说明
[0025]图1是本专利技术在车厢外部形成流体膜的示意图。
[0026]图2是本专利技术的周向半封闭环形喷口在车厢外部形成流体膜的示意图。
[0027]图3是本专利技术的周向封闭环形喷口在车厢外部形成流体膜的示意图。
[0028]图4是本专利技术的环形喷口的喷头在车厢外部喷射流体的示意图。
具体实施方式
[0029]以下结合附图1-4，对本专利技术一种减少高速列车表面空气阻力的方法及装置作进一步地说明。需要强调的是，以下所举出的实施例只是对本申请权利要求的说明，而不是对它们的限制。
[0030]如图1所示，本专利技术一种减少高速列车表面空气阻力的方法，其核心思路是在高速列车运行时，在车厢的周围形成一层动态的流体膜，该流体膜可以是水膜，也可以是空气膜，甚至是二氧化碳气膜，流体膜可以由设置在列车车厢外表面的喷口喷出的流体形成，也可以由列车车头处吸入的空气经过变换方向后再经由车厢外表面喷出而形成，由于车厢的表面积很大，由列车车头吸入的空气不足以形成包围全部车厢外表面的流体膜，因此优选由车厢内部的流体源提供流体，也可以考虑二者相结合的形式提供流体，既采用车厢内部的流体源，又采用车头吸入本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种减少高速列车表面空气阻力的方法，其特征在于，利用高速列车所正穿过的外界空气对自列车内部流出车厢外表面的流体的“涂抹”作用，在高速列车的车厢外表面形成一层流体膜，使得高速列车的车厢外表面与外界空气隔离开来，从而减少高速列车表面的空气阻力。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在高速列车运动方向的车厢前部外表面设置有喷射流体的喷口，所述流体与车厢外表面成一定角度喷出，在外界空气作用下这些流体覆盖在喷口后面一定距离内的车厢外表面，形成流体膜。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述喷口为围绕车厢周向设置的环形喷口，以跟车厢外表面成0
°
~90
°
的角度向着车厢尾部方向喷射流体，以在车厢外表面形成流体膜。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，每节车厢上的所述环形喷口为两个或者多个，前面的环形喷口喷出的流体形成的流体膜覆盖住后面环形喷口的外表面。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述环形喷口为周向封闭的...
【专利技术属性】
技术研发人员：何宇轩，熊子琦，周慧瑶，吴冬能，王惠丽，
申请(专利权)人：北京艾丁勒格科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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