CN103245482A - 空气动力制动装置风洞试验模型 - Google Patents

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田春
朱洋永
费巍巍
李程
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Abstract

本发明涉及一种空气动力制动装置风洞试验模型，包括模拟车顶、导流罩、制动风翼、角度调节连杆和连接转换装置，所述的导流罩设置于模拟车顶上方，所述的制动风翼设置于导流罩中间，并安装在连接转换装置上，所述的角度调节连杆设有两个，其一端与连接转换装置连接，另一端与制动风翼连接，通过角度调节连杆可调节制动风翼的开启角度，通过调节所述连接转换装置，单独测量制动风翼所受力和力矩，或者同时测量制动风翼及导流罩整体所受力和力矩。与现有技术相比，本发明是一种用于空气动力制动试验研究用的多功能空气动力制动风洞试验模型，能够多角度对空气动力制动装置气动力和流场进行风洞试验验证研究，具有可精确地对空气动力制动装置进行分析、功能多等优点。

Description

空气动力制动装置风洞试验模型
技术领域
本发明涉及一种用于磁悬浮列车、高速电力机车及高速动车组等铁路车辆的制动装置测试模型，尤其是涉及一种空气动力制动装置风洞试验模型。
背景技术
空气动力制动是一种非粘制动方式，它是当列车紧急制动时，打开车顶上方的制动风翼产生阻力，使列车快速停车，产生阻力大小与速度的平方成正比，速度越高则制动力越大，在高速时这一制动方式具有优良性能，它弥补高速制动工况下粘着制动的缺陷，确保高速列车安全可靠制动。空气动力制动研究可采用数值仿真和试验研究两种手段，随着计算机技术的日新月异，计算机摸拟数值分析的方法已普遍应用，但是，计算机模拟的准确性取决于模拟条件的设定、网格划分以及流体仿真方法等多种因素影响，数值仿真分析方法的准确性有待进一步验证。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可模拟实车环境条件，检验空气动力制动数值仿真计算结果准确性，提升数值仿真分析能力，以期更精确地对空气动力制动装置进行分析的多功能空气动力制动装置风洞试验模型。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种空气动力制动装置风洞试验模型，其特征在于，包括模拟车顶、导流罩、制动风翼、角度调节连杆和连接转换装置，所述的导流罩设置于模拟车顶上方，所述的制动风翼设置于导流罩中间，并安装在连接转换装置上，所述的角度调节连杆设有两个，其一端与连接转换装置连接，另一端与制动风翼连接，通过角度调节连杆可调节制动风翼的开启角度，通过调节所述连接转换装置，单独测量制动风翼所受力和力矩，或者同时测量制动风翼及导流罩整体所受力和力矩。
所述的模拟车顶两侧设有法兰边，所述的模型通过法兰边安装在一转盘上，所述的转盘下方设有测力天平，所述的连接转换装置四角上设有天平连接座和连接转换座，所述的测力天平通过天平连接座与连接转换装置连接。
所述的导流罩下方设有导流罩支架，所述的导流罩通过导流罩支架四角的连接座与模拟车顶连接，或者通过连接转换座安装在连接转换装置上。
所述的制动风翼表面设有测压孔，在空气动力制动风洞试验时用于测量制动风翼表面压力分布。
所述的测压孔分布于制动风翼的纵向对称轴上及纵向对称轴的两侧，纵向对称轴的两侧的侧压孔对称分布。
所述的测压孔设有9个。
所述的单独测量制动风翼所受力和力矩为：制动风翼单独设置在连接转换装置上，通过设置在连接转换装置上的测力天平得出制动风翼所受力和力矩。
所述的同时测量制动风翼及导流罩整体所受力和力矩为：制动风翼和导流罩同时设置在连接转换装置上，通过设置在连接转换装置上的测力天平得出制动风翼及导流罩整体所受力和力矩。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)模拟了空气动力制动装置在车顶处的流场，根据风洞实验室的条件可以进行不同风速条件下的试验；
2)风洞试验模型安装在风洞实验室的转盘上，可以实现不同侧风角度下的试验；
3)变化角度调节连杆的位置，可以实现制动风翼在不同开启角度下的试验；
4)调节连接转换装置，可以实现单独制动风翼所受力和力矩的测量，同时也能实现制动风翼及导流罩整体所受力和力矩的测量；
5)根据制动风翼上的九个测压孔，可以测量测压孔处的压力，同时研究制动风翼迎风面压力分布情况。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明导流罩内部导流罩支架和连接转换装置的结构示意图；
图3为本发明制动风翼的结构示意图。
图中：1为模拟车顶，2为导流罩，3为制动风翼，4为法兰边，5为连接转换装置，51为天平连接座，52为连接转换座，6为导流罩支架，61为连接座，7为测压孔，8为角度调节连杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例如图1、2所示，一种空气动力制动装置风洞试验模型，该模型为中空结构，包括模拟车顶1、导流罩2、制动风翼3、角度调节连杆8和连接转换装置5，模拟车顶1的上表面开有孔，导流罩2的位置在模拟车顶1上开孔位置的上方，导流罩2的边缘与模拟车顶1上开孔的边缘相配合，导流罩2呈流线形，导流罩2的内部与模拟车顶1的内部形成一个空间。导流罩2的上方中央开有一孔，制动风翼3设置在导流罩2上方开孔位置，并与连接转换装置5连接，制动风翼3可以通过角度调节连杆8调节其开启角度，当制动风翼3闭合时，正好盖住导流罩2的上方开孔。角度调节连杆8一端与连接转换装置连接，另一端与制动风翼连接，角度调节连杆8为两个，便于开启和关闭风翼3时力的平衡。
为了在转盘上的稳固，在模型的下方设有法兰边4，和转盘固定连接。在转盘的下方，还设置测力天平，测力天平通过天平连接座51连接在连接转换装置5上，可直接测量连接转换装置5传递过来的力。
如图3所示，制动风翼3表面有9个测压孔7，用于测量制动风翼3上九处测压点在风洞试验时所受的压力，进而研究制动风翼3的迎风面的压力分布。9个测压孔分布于制动风翼的纵向对称轴上及纵向对称轴的两侧，纵向对称轴的两侧的侧压孔对称分布。
本发明操作灵活，调节角度方便，能通过连接转换装置5的调节测量制动风翼3的受力和制动风翼3与导流罩2所受合力两种情况。模拟车顶1模拟了空气动力制动装置的流场环境，使地面效应减小。模拟车顶1的前端成过渡曲面流线形状，使气流场能从地面顺利过渡到车顶上方，即空气动力制动装置处。当需要测量制动风翼3的受力时，导流罩2通过导流罩支架6的四个角上的连接座61固定在模拟车顶1上，用连接转换装置连接制动风翼3和位于转盘下的测力天平，通过调节角度调节连杆8来测试不同打开角度时制动风翼3所受的力和力矩以及各个测压孔的压力；当需要测量制动风翼3和导流罩2所受合力时，连接座61处解除连接，导流罩2脱离模拟车顶1，通过连接转换座52连接在连接转换装置5上，与制动风翼3一起连接测力天平，通过连接转换装置5传递至测力天平得出制动风翼3和导流罩2所受合力和合力矩。这样就做到了两种连接的转换，能测量两种不同受力工况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种空气动力制动装置风洞试验模型，其特征在于，包括模拟车顶、导流罩、制动风翼、角度调节连杆和连接转换装置，所述的导流罩设置于模拟车顶上方，所述的制动风翼设置于导流罩中间，并安装在连接转换装置上，所述的角度调节连杆设有两个，其一端与连接转换装置连接，另一端与制动风翼连接，通过角度调节连杆可调节制动风翼的开启角度，通过调节所述连接转换装置，单独测量制动风翼所受力和力矩，或者同时测量制动风翼及导流罩整体所受力和力矩。
2.根据权利要求1所述的一种空气动力制动装置风洞试验模型，其特征在于，所述的模拟车顶两侧设有法兰边，所述的模型通过法兰边安装在一转盘上，所述的转盘下方设有测力天平，所述的连接转换装置四角上设有天平连接座和连接转换座，所述的测力天平通过天平连接座与连接转换装置连接。
3.根据权利要求2所述的一种空气动力制动装置风洞试验模型，其特征在于，所述的导流罩下方设有导流罩支架，所述的导流罩通过导流罩支架四角的连接座与模拟车顶连接，或者通过连接转换座安装在连接转换装置上。
4.根据权利要求1所述的一种空气动力制动装置风洞试验模型，其特征在于，所述的制动风翼表面设有测压孔，在空气动力制动风洞试验时用于测量制动风翼表面压力分布。
5.根据权利要求4所述的一种空气动力制动装置风洞试验模型，其特征在于，所述的测压孔分布于制动风翼的纵向对称轴上及纵向对称轴的两侧，纵向对称轴的两侧的侧压孔对称分布。
6.根据权利要求5所述的一种空气动力制动装置风洞试验模型，其特征在于，所述的测压孔设有9个。
7.根据权利要求4所述的一种空气动力制动装置风洞试验模型，其特征在于，所述的单独测量制动风翼所受力和力矩为：制动风翼单独设置在连接转换装置上，通过设置在连接转换装置上的测力天平得出制动风翼所受的力和力矩。
8.根据权利要求4所述的一种空气动力制动装置风洞试验模型，其特征在于，所述的同时测量制动风翼及导流罩整体所受力和力矩为：制动风翼和导流罩同时设置在连接转换装置上，通过设置在连接转换装置上的测力天平得出制动风翼和导流罩所受的力和力矩。
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