CN113447231B - 一种转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体，该模拟车体包括：车体底架，车体底架的前后两端向下延伸，在车体底架的下方形成安装转向架的安装空腔；侧挡板，设于车体底架的两侧，且由车体底架的两侧向上延伸，车体底架和两块侧挡板在车体底架的上方形成导流空腔。该模拟车体能够很好地模拟列车转向架区域的轮廓外形，同时保证风洞流场，尽可能减小试验模型对风洞的阻塞比，适应转向架积雪结冰风洞试验要求。

Description

一种转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体

技术领域

本发明涉及列车转向架积雪结冰试验设备技术领域，具体而言，涉及一种转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体。

背景技术

轨道列车在运行过程中需要经历复杂多样气候环境的考验，如风沙、雨雪等。其中风雪天气在我国北方、西部等地区的冬季较为常见，转向架区域的积雪结冰现象较为普遍，问题接踵而至，甚至危及列车行车安全，冬季列车运行不得不降速以保证运行的安全性。

为了解决转向架区域的积雪结冰问题，通过冰雪风洞试验直接研究转向架区域的流场特性及积雪结冰情况。但是当前国内外冰雪风洞空间有限，当用较大比例转向架模型甚至真实转向架进行冰雪风洞试验时，无法将完整的车体模型放入风洞从而还原转向架区域的边界条件。

在进行轨道列车转向架区域积雪结冰风洞试验时，通常需要安装一个模拟车体底架外形的结构于转向架之上，以便于模拟真实的车体底架、设备舱、车体裙板等边界条件，避免车体上方的气流对下方转向架区域的流场产生影响。因此，需要针对性地开发一套转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体，该模拟车体能够很好地模拟列车转向架区域的轮廓外形，同时保证风洞流场，尽可能减小试验模型对风洞的阻塞比，适应转向架积雪结冰风洞试验要求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体，包括：

车体底架，车体底架的前后两端向下延伸，在车体底架的下方形成安装转向架的安装空腔；

侧挡板，设于车体底架的两侧，且由车体底架的两侧向上延伸，车体底架和两块侧挡板在车体底架的上方形成导流空腔。

进一步地，车体底架包括：

底板；

前导流板，与底板的前端相连接，前导流板朝向底板的前方向下倾斜延伸；

后导流板，与底板的后端相连接，后导流板朝向底板的后方向下倾斜延伸，安装空腔位于前导流板和后导流板之间。

进一步地，车体底架还包括：

前引流板，与前导流板的下端相连接，前引流板朝向底板的前方水平延伸；

后引流板，与后导流板的下端相连接，后引流板朝向底板的后方水平延伸。

进一步地，前引流板的长度不短于转向架的轴距的1/4。

进一步地，后引流板的长度不短于前引流板的两倍。

进一步地，前导流板的下侧与竖直方向的夹角为30°～45°之间，后导流板的上侧与竖直方向的夹角为120°～135°之间。

进一步地，底板的两侧均设有一裙板，裙板从底板的两侧向下延伸，安装空腔位于两块裙板之间。

进一步地，侧挡板与底板之间的夹角为90°～180°，侧挡板高出底板的部分投影到竖直方向的高度为裙板投影到竖直方向的高度的1～2倍。

进一步地，底板的前后两端分别连接一第一设备舱端板和一第二设备舱端板，第一设备舱端板和第二设备舱端板由底板向下延伸，第一设备舱端板和第二设备舱端板分别位于前导流板和后导流板的下方，安装空腔位于第一设备舱端板和第二设备舱端板之间。

进一步地，前引流板与第一设备舱端板的下端相连接，两块侧挡板分别与第一设备舱端板的两侧相连接；后引流板与第二设备舱端板的下端相连接，两块侧挡板分别与第二设备舱端板的两侧相连接。

应用本发明的技术方案，将车体底架的前后两端向下延伸，形成安装空腔，并在车体底架的两侧向上延伸设置侧挡板，车体底架和两块侧挡板之间形成开放式的导流空腔；试验时将转向架安装在安装空腔内，风洞内的气流从车体底架的前端吹来；一部分气流流入下方的转向架区域，经过转向架，从车体底架的后端流出；另一部分气流通过车体底架前端向下延伸的部分进行导流，流入两块侧挡板之间的导流空腔内，经过车体底架上方，然后从车体底架的后端流出；两块侧挡板阻挡导流空腔内的气流从车体底架两侧向下翻转而影响下方转向架区域的流场。该模拟车体能够很好地模拟转向架区域的轮廓外形，同时能够保证风洞流场，尽可能减小试验模型对风洞的阻塞比，很好地适应转向架积雪结冰风洞试验的要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的模拟车体安装转向架后的立体示意图。

图2为本发明实施例的模拟车体安装转向架后的主视示意图。

图3为本发明实施例的模拟车体安装转向架后的左视示意图。

图4为本发明实施例的模拟车体的立体示意图。

图5为本发明实施例的模拟车体的主视示意图。

图6为本发明实施例的模拟车体的仰视示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、车体底架；2、侧挡板；3、裙板；4、第一设备舱端板；5、第二设备舱端板；6、安装空腔；11、底板；12、前导流板；13、后导流板；14、前引流板；15、后引流板；100、转向架。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于直接的连接，而是可以通过其他中间连接件间接的连接。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参见图1至图6，一种本发明实施例的转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体，该模拟车体主要用于轨道列车转向架区域积雪结冰风洞试验系统中，安装于转向架之上，以模拟真实的车体底架、设备舱、车体裙板等边界条件，避免车体上方的气流对下方转向架区域的流场产生影响。由图可见，该模拟车体主要包括车体底架1和侧挡板2。其中，车体底架1的前后两端向下延伸，在车体底架1的下方形成用于安装转向架100的安装空腔6；侧挡板2设置在车体底架1的两侧，且由车体底架1的两侧向上延伸，顺着车体底架1的边缘设置；该车体底架1和两块侧挡板2共同在车体底架1的上方形成开放式的导流空腔。

上述的转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体，通过将车体底架1的前后两端向下延伸，在车体底架1的下方形成安装空腔6，并且在车体底架1的两侧向上延伸设置侧挡板2，车体底架1和两块侧挡板2之间形成开放式的导流空腔；试验时将转向架100安装在车体底架1下方的安装空腔6内，风洞内的气流从车体底架1的前端吹来；一部分气流流入下方的转向架100区域，经过转向架100，流向车体底架1的后端，流出转向架100区域；另一部分气流通过车体底架1前端向下延伸的部分进行导流，流入两块侧挡板2之间的导流空腔内，经过车体底架1的上方，然后从车体底架1的后端流出；两块侧挡板2阻挡导流空腔内的气流从车体底架1两侧向下翻转而影响下方转向架100区域的流场。该模拟车体能够很好地模拟转向架100区域的轮廓外形，保证大比例转向架100进行积雪结冰风洞试验时能够模拟真实车体外形下的流场结构，同时能够保证风洞流场，尽可能减小试验模型对风洞的阻塞比，很好地适应转向架100积雪结冰风洞试验的要求。

具体来说，参见图1和图4，在本实施例中，车体底架1包括一块底板11、一块前导流板12和一块后导流板13。其中，底板11水平设置，前导流板12与底板11的前端相连接，该前导流板12朝向底板11的前方向下倾斜延伸；后导流板13与底板11的后端相连接，该后导流板13朝向底板11的后方向下倾斜延伸；安装空腔6位于前导流板12和后导流板13之间。这样设置，在底板11的前后两端分别设置向下倾斜延伸的前导流板12和后导流板13，可以很好地将上部的气流导入导流空腔内，并将气流从车体底架1的后端导出，使上部气流通过导流空腔顺利平稳地流过模拟车体。

进一步地，参见图1和图4，车体底架1还包括前引流板14和后引流板15。其中，前引流板14与前导流板12的下端相连接，前引流板14朝向底板11的前方水平延伸；后引流板15与后导流板13的下端相连接，后引流板15朝向底板11的后方水平延伸。如此设置，气流从模拟车体的前方吹来后，被前引流板14一分为二，下半部分气流平直地流入底板11下方的转向架100区域，经过转向架100后，从后方的后引流板15平直地流出；下半部分的气流经过前引流板14和倾斜的前导流板12，流入底板11的上方，再经倾斜的后导流板13和水平的后引流板15导出，流出模拟车体。通过设置水平的前引流板14，可以使下部气流平稳地进入转向架100区域；通过设置后引流板15，可使气流从转向架100的后方顺利地流出。

具体来说，参见图2，在本实施例中，前引流板14的长度(参见图2中L)不短于转向架100的轴距的1/4，这样能够保证从模拟车体的前端进入转向架100区域的气流足够平稳；后引流板15的长度不短于前引流板14的长度的两倍。保证转向架100后方的气流能够顺利地向后流出，不至于由于后引流板15的长度过短而导致气流在转向架100的后方形成漩涡回流，影响转向架100区域的流场。

参见图2和图5，在本实施例中，前导流板12的下侧与竖直方向的夹角(参见图中γ)优选为30°～45°之间；而后导流板13的上侧与竖直方向的夹角(参见图中η)优选为120°～135°之间。如此设置，可使气流能够顺利地从车体底架1上方的开放式导流空腔流过，流出模拟车体。

进一步地，参见图6，在本实施例中，在底板11的两侧均设置有一块裙板3，并且该裙板3从底板11的两侧向下延伸，安装空腔6位于该两块裙板3之间。该裙板3可以起到一定的阻挡上部的气流从车体底架1向下流入转向架100区域。底板11两侧的裙板3固定在转向架100的两侧，保证转向架100区域的流场与真实流场更为接近。

参见图1、图3、图4和图6，在本实施例中，侧挡板2与底板11之间的夹角(参见图中ε)优选为90°～180°，并且侧挡板2高出底板11的部分投影到竖直方向的高度(参见图中h)优选为裙板3投影到竖直方向的高度(参见图中H)的1～2倍。上述数值可以结合数值仿真计算中车身周围流场的特性进行优化，以使得底板11上方的气流不会从车体底架1向下流入转向架100区域而干扰转向架100区域的流场，避免转向架100区域的流场与实际转向架100区域流场结构不相符的情况。

参见图2和图5，在本实施例中，底板11的前后两端还分别连接有一块第一设备舱端板4和一块第二设备舱端板5。该第一设备舱端板4和第二设备舱端板5由底板11向下延伸，第一设备舱端板4和第二设备舱端板5分别位于前导流板12和后导流板13的下方，安装空腔6位于第一设备舱端板4和第二设备舱端板5之间。前引流板14与第一设备舱端板4的下端相连接，两块侧挡板2分别与第一设备舱端板4的两侧相连接；后引流板15与第二设备舱端板5的下端相连接，两块侧挡板2分别与第二设备舱端板5的两侧相连接。

需要说明的是，根据所试验的车辆类型不同，可以选择是否设置上述的第一设备舱端板4和第二设备舱端板5。设置有第一设备舱端板4和第二设备舱端板5的模拟车体，一般应用于高速动车组的转向架100；而不设置第一设备舱端板4和第二设备舱端板5的模拟车体，一般应用于地铁或城轨的转向架100。第一设备舱端板4、第二设备舱端板5与底板11之间所成的角度α、β(参见图2和图5)可根据实际车体情况进行确定。整个转向架积雪结冰试验用的模拟车体的固定与安装方式，可根据实际情况进行确定，并可在侧挡板2之间增加筋板等进行加固。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体，其特征在于，包括：

车体底架(1)，所述车体底架(1)的前后两端向下延伸，在所述车体底架(1)的下方形成安装转向架(100)的安装空腔(6)；

侧挡板(2)，设于所述车体底架(1)的两侧，且由所述车体底架(1)的两侧向上延伸，所述车体底架(1)和两块所述侧挡板(2)在所述车体底架(1)的上方形成导流空腔；

所述车体底架(1)包括：

底板(11)；

前导流板(12)，与所述底板(11)的前端相连接，所述前导流板(12)朝向所述底板(11)的前方向下倾斜延伸；

后导流板(13)，与所述底板(11)的后端相连接，所述后导流板(13)朝向所述底板(11)的后方向下倾斜延伸，所述安装空腔(6)位于所述前导流板(12)和所述后导流板(13)之间；

所述车体底架(1)还包括：

前引流板(14)，与所述前导流板(12)的下端相连接，所述前引流板(14)朝向所述底板(11)的前方水平延伸；

后引流板(15)，与所述后导流板(13)的下端相连接，所述后引流板(15)朝向所述底板(11)的后方水平延伸；

所述底板(11)的前后两端分别连接一第一设备舱端板(4)和一第二设备舱端板(5)，所述第一设备舱端板(4)和所述第二设备舱端板(5)由所述底板(11)向下延伸，所述第一设备舱端板(4)和所述第二设备舱端板(5)分别位于所述前导流板(12)和所述后导流板(13)的下方，所述安装空腔(6)位于所述第一设备舱端板(4)和所述第二设备舱端板(5)之间；

所述前引流板(14)与所述第一设备舱端板(4)的下端相连接，两块所述侧挡板(2)分别与所述第一设备舱端板(4)的两侧相连接；所述后引流板(15)与所述第二设备舱端板(5)的下端相连接，两块所述侧挡板(2)分别与所述第二设备舱端板(5)的两侧相连接。

2.根据权利要求1所述的转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体，其特征在于，所述前引流板(14)的长度不短于所述转向架(100)的轴距的1/4。

3.根据权利要求2所述的转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体，其特征在于，所述后引流板(15)的长度不短于所述前引流板(14)的两倍。

4.根据权利要求1所述的转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体，其特征在于，所述前导流板(12)的下侧与竖直方向的夹角为30°～45°之间，所述后导流板(13)的上侧与竖直方向的夹角为120°～135°之间。

5.根据权利要求1所述的转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体，其特征在于，所述底板(11)的两侧均设有一裙板(3)，所述裙板(3)从所述底板(11)的两侧向下延伸，所述安装空腔(6)位于两块所述裙板(3)之间。

6.根据权利要求5所述的转向架积雪结冰风洞试验用的模拟车体，其特征在于，所述侧挡板(2)与所述底板(11)之间的夹角为90°～180°，所述侧挡板(2)高出所述底板(11)的部分投影到竖直方向的高度为所述裙板(3)投影到竖直方向的高度的1～2倍。

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