本发明专利技术公开一种基于风流场还原的隧道落煤模拟实验平台及方法，涉及列车周围风流场模拟领域。所述实验平台包括：列车模型、隧道模型、风机系统、测量系统。首先现场测量列车周围风流情况，根据需要安装实验平台，调整风机及风速调节器参数，使列车模型周围气流情况符合实际，关闭前风机及阀门，列车装煤，装煤完毕后打开前风机和阀门模拟风流场对载煤的影响，通过测量系统得到测点的风速、风压及煤尘的浓度。本发明专利技术采用列车静止风机模拟风流场的方案，平台占地面积较小，通过多风机组合提高模拟的准确性，通过隧道管段的安装与拆除模拟列车在隧道奴同位置的情况，通过重复实验研究某一因素对落煤的影响，从而更加科学地指导隧道内列车防落煤的措施。内列车防落煤的措施。内列车防落煤的措施。
【技术实现步骤摘要】
一种基于风流场还原的隧道落煤模拟实验平台及方法
[0001]本专利技术属于列车周围风流场模拟领域，尤其涉及一种基于风流场还原的隧道落煤模拟实验平台及方法。
技术介绍
[0002]铁路煤炭运输主要使用敞车，在运输过程中煤炭直接暴露在空气中，由于局部气流的作用，煤炭表面较小的煤粉会被吹落散落在铁路沿线。尤其是列车驶入或驶出隧道时，会产生高速气流，高速气流将表层比较细小的煤扬尘粒吹出车外，甚至使直径较大的煤炭颗粒也被吹离车体，散落在铁路路基上。被吹落的煤尘会埋没扣件、轨枕板等设备，污染线路隧道内线路道床。煤尘对钢轨与扣件等有一定的腐蚀作用，且吸附在供电设备及信号、通信电缆等设备上，会引起供电接触网和绝缘子的短路、放电，缩短信号设备使用寿命。列车通过隧道时，扬尘弥漫隧道，大大降低了司乘人员的能见度，影响列车运行安全，同时扬尘还会给隧道内作业人员的身体健康产生严重危害。散落的煤尘还会造成货物上的损失，影响铁路运输煤炭的效率，产生大量的经济损失。对于流场对载煤影响的研究主要集中于计算机仿真模拟与现场实测，较少有模型试验研究此方面。且现有模型研究主要采用缩比模型进行实验，模型与原型的相似比的越小，实验结果在原型条件中的偏差就会被放的更大。鉴于以上情况，建立一种能够准确模拟列车周围风流场对列车载煤影响的实验装置是一个亟需解决的问题。
技术实现思路
[0003]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于风流场还原的隧道落煤模拟实验平台及方法。本实验平台的优点在于：一、采用列车静止不动风机模拟列车周围气流的还原方法，与车动模型相比可以大大减小模型长度，占用空间较小因此可以采用1：1的尺寸进行模拟，避免了采用缩比模型而产生的误差。二、设有多个风机系统且具有多个多角度喷头，通过风机参数的调整和阀门的启闭模拟还原不同位置处的风流情况，能够更好地还原列车周围的风流环境。三、通过隧道管段的安装与拆除可以模拟列车进入隧道、在隧道中及驶出隧道的不同过程，还可以针对某一因素对载煤的影响进行重复实验，从而科学地指导隧道内列车防落煤措施。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于风流场还原的隧道落煤模拟实验平台及方法，包括列车模型、隧道模型、风机系统和测量系统。所述的风机系统用于模拟列车运行时周围的风流场，包括前风机3、风机支架4、辅助风机一、连接管、风速调节器一、风管一、阀门一、喷头阀门一、喷头阀门二、喷头阀门三、喷头阀门四、风速调节器二、辅助风机二、风管二、阀门二、喷头阀门五、喷头阀门六、喷头阀门七、喷头阀门八、风速调节器三、辅助风机三、风管三、阀门三、喷头阀门九、喷头阀门十、喷头阀门十一、喷头阀门十二、后风机、风筒四、阀门四；所述的测量系统用于测量列车周围的风速、风压以及粉尘浓度，包括探测U型架、风速传感器、风压传感器、粉尘浓度传感器。
[0005]所述的列车模型固定在隧道模型底板的轨道上，用于在实验中载煤，隧道模型为分段拼装，模拟实际情况的同时为风机系统和测量系统提供支撑。
[0006]所述的风机系统中前风机安装在列车模型前方一定距离的隧道中心处，通过风机支架固定在隧道底板上，用于模拟列车前方的正压区域和隧道中与列车运行方向相反的风流。
[0007]进一步，辅助风机一安装于列车模型头部的隧道之外，辅助风机一通过连接管连接在隧道外的风速调节器一上，三根风管一一端连接在风速调节器一上另一端连接到隧道内部，阀门一安装在风管一隧道外的部分上，喷头阀门一、喷头阀门二、喷头阀门三、喷头阀门四安装在风管一末端不同角度的出风口上。辅助风机一用于给风速调节器一提供风流，风速调节器一用于还原行驶过程中环隙空间中与列车行驶方向相反的风流，风管一将风流输入到环隙空间中，阀门一的启闭控制风管一中风流的有无，喷头阀门一、喷头阀门二、喷头阀门三、喷头阀门四的启闭用于调节风流方向。结合图2来看喷头阀门一安装在列车顶部与列车平行的风管上，在该风管的基础上向下偏移一定角度得到的风管安装有喷头阀门二，安装有喷头阀门二的风管分别向左右偏移一定角度得到的风管上分别安装有喷头阀门二和喷头阀门二。在列车右侧与列车平行的风管安装有喷头阀门四，此风管向左偏移一定角度得到的风管安装有喷头阀门四，安装有喷头阀门四风管向上偏移得到的风管安装有喷头阀门三，列车左侧的风管与右侧风管对称布置。
[0008]进一步，辅助风机二安装于列车模型中部的隧道之外，通过连接管与安装在隧道外的风速调节器二相连，三根风管二一端连接风速调节器二一端连接到隧道内部，阀门二安装在风管二隧道外的部分上，喷头阀门五、喷头阀门六、喷头阀门七、喷头阀门八安装在风管二末端喷头不同角度的风管上。辅助风机二与风速调节器二用于补充其他风机的风流，风管二将风流送至环隙空间中，阀门二的启闭用于控制风管二中风流的有无，喷头阀门五、喷头阀门六、喷头阀门七、喷头阀门八启闭用于调节风流方向。结合图3来看喷头阀门五安装在列车顶部与列车平行的风管上，在该风管的基础上向下偏移一定角度得到的风管安装有喷头阀门六，安装有喷头阀门六的风管分别向左右偏移一定角度得到的风管上分别安装有喷头阀门六和喷头阀门六。在列车右侧与列车平行的风管安装有喷头阀门八，此风管向左偏移一定角度得到的风管安装有喷头阀门八，安装有喷头阀门八的风管向上偏移得到的风管安装有喷头阀门七，列车左侧的风管与右侧风管对称布置。
[0009]进一步，辅助风机三安装于列车模型尾部的隧道之外，辅助风机三通过连接管连接在隧道外的风速调节器三上，辅助风机三与风速调节器三通过支架固定在隧道底板上，四根风管三一端连接在风速调节器三上另一端连接到列车尾部，阀门三安装在风管三靠近风速调节器的位置处，喷头阀门九、喷头阀门十、喷头阀门十一、喷头阀门十二安装在风管三末端喷头不同角度的出风口处。辅助风机三用于给风速调节器三提供风流，风速调节器三用于模拟行驶过程中列车周围与列车运行方向、相同速度较大、厚度较薄的风流，风管三将风流输入到列车尾部的外轮廓上，阀门三的启闭控制风管三中风流的有无，喷头阀门九、喷头阀门十、喷头阀门十一、喷头阀门十二的启闭控制风流的方向。结合图5来看喷头阀门十安装在列车顶部与列车平行的风管上，以该风管为基础向右偏移一定角度得到的风管上安装有喷头阀门十，以斜下方的角度将风流送至列车尾部的风管上安装有喷头阀门九。在列车左侧平行列车的风管上安装有喷头阀门十二，在此风管的基础上向上偏移一定角度得
到的风管上安装有喷头阀门十一，左侧两根风管三末端喷头布置与右侧对称。
[0010]进一步，后风机位于列车模型尾部一定距离处，通过风机支架固定于隧道底板上，风管四一端连接在后风机上另一端位于列车模型尾部，阀门四安装在风管四上。后风机为负压式风机，用于模拟列车尾部的负压区域和尾部后面同列车运行方向相同的风流，阀门四的启闭用于控制风管四中风流的有无。
[0011]所述的测量系统中探测U型架分别安装在列车头部、中部及尾部三处位置，每个U型架上共有三套测量传感器，分别是风速传感器、风压传感器、粉尘浓度传感器。三套测量传感器分别安装在U型架对应列车顶部及两侧的位置上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于风流场还原的隧道落煤模拟实验平台及方法，其特征在于：包括列车模型（1）、隧道模型（2）、风机系统和测量系统；所述的列车模型（1）固定在隧道模型（2）底板的轨道上，用于在实验中载煤，隧道模型（2）为分段拼装，模拟实际情况的同时为风机系统和测量系统提供支撑；所述的风机系统有前风机（3）、辅助风机一（5）、辅助风机二（15）、辅助风机三（27）、后风机（34）；所述的风机系统中前风机（3）安装在列车模型前方一定距离的隧道中心处，通过风机支架（4）固定在隧道底板上，用于模拟列车前方的正压区域和隧道中与列车运行方向相反的风流；所述辅助风机一（5）安装于列车模型头部的隧道之外，辅助风机一（5）通过连接管（6）连接在隧道外的风速调节器一（7）上，三根风管一（8）一端连接在风速调节器一（7）上另一端连接到隧道内部，阀门一（9）安装在风管一（8）隧道外的部分上，喷头阀门一（10）、喷头阀门二（11）、喷头阀门三（12）、喷头阀门四（13）安装在风管一（8）末端喷头不同角度的出风口处。辅助风机一（5）用于给风速调节器一（7）提供风流，风速调节器一（7）用于模拟行驶过程环隙空间中与列车行驶方向相反的风流，风管一（8）将风流输入到环隙空间中靠近隧道的一侧，调节阀门一（9）的启闭控制风管一（8）中风流的有无，喷头阀门一（10）、喷头阀门二（11）、喷头阀门三（12）、喷头阀门四（13）的启闭用于调节风流方向。所述辅助风机二（15）安装于列车模型中部的隧道之外，通过连接管（6）与安装在隧道外的风速调节器二（14）相连，三根风管二（16）一端连接风速调节器二（14）一端连接到隧道内部，阀门二（17）安装在风管二（16）隧道外的部分上，喷头阀门五（18）、喷头阀门六（19）、喷头阀门七（20）、喷头阀门八（21）安装在风管二（16）末端喷头不同角度的出风口处；辅助风机二（15）与风速调节器二（14）用于补充其他风机的风流，风管二（16）将风流送至隧道的环隙空间中，阀门二（17）的启闭用于控制风管二（16）中风流的有无，喷头阀门五（18）、喷头阀门六（19）、喷头阀门七（20）、喷头阀门八（21）的启闭用于调节风流方向；所述辅助风机三（27）安装于列车模型尾部的隧道之外，辅助风机三（27）通过连接管（6）连接在风速调节器三（26）上，辅助风机三（27）与风速调节器三（26）通过支架固定在隧道底板上，四根风管三（28）一端连接在风速调节器三（26）上另一端连接到列车尾部，阀门三（29）安装在风管三（28）靠近风速调节器的位置处，喷头阀门九（30）、喷头阀门十（31）、喷头阀门十一（32）、喷头阀门十二（33）安装在风管三（28）末端喷头不同角度的出风口处；辅助风机三（27）用于给风速...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢守青，贝太彪，撒占友，王昊，刘杰，石将，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：
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