高速列车磁悬浮动模型空气动力学

6(21)
2(17) 4(19)
1(16)
7(22)
1.75m
8(23) 9(24)
1.40m
3(18) 5(20)
10(25)
1.75m
11(26) 0.68m
12(27) 14(29) 13(28) 0.58m
2.00m
1.00m
15(30)
0.22m
0.22m
0.10m
0.22m
0.22m
模型列车头部和尾部位置相对密集地布置测试点，而对于压力变化较 小的车身及中间车，只需在特殊位置少量布置测试点。
悬浮和导向原理
动模型实验系统设计
FGui 为导向力 ， FLev为悬浮力
驱动原理
动模型实验系统设计
磁浮列车的驱动即采用直线电机原理，列车前进是因为列车头部的电 磁体（N极）被安装在靠前一点的轨道上的电磁体（S极）所吸引，同时又 被安装在轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥。当列车前进时，线圈 里流动的电流方向就翻转过来了。其结果就是原来的S极线圈，现在变成N 极线圈了，反之亦然，于是列车就被连续驱动向前运动。
模型列车的头车和尾车以及整列车的两侧测试点的布置均采取对称布 置的方式
隧道内壁面上测试点布置
0 .1 m 1 1 .3 m 1 4 .2 m 2 0 .2 m 60m
动模型实验
0 .1 5 m 1 1 .3 m 1 4 .2 m 2 0 .1 m
实车实验：
耗资高、局限性大，只适用于新型列车产品的实车检验和评估 工作。
数值计算：
周期短、耗资低、精确模拟困难、结果须通过实验研究来验证。
动模型实验：
实验装置造价小、调整及改进容易、不受外界气象条件的影 响，可真实模拟两交会列车之间、列车与线路周围环境之间的相 对运动情况，反映空气流场的地面效应，并且可以对正处于设计 改进中的列车进行模型实验，节省物力财力。
明线上
隧道内
研究方法
模型实验
模型实验研究包括：
风洞实验 水槽或水洞实验 动模型实验 动模型实验有其独特的优势，能够较为真实地模拟2交会列车 之间、列车与周围环境(地面、隧道、道旁建筑等)之间的相对运 动，客观地反映实际列车在铁路线路上运行的情况及其地面效应， 为验证数值计算和模拟实验结果提供依据。
目录
CONTENTS
1 课题背景及意义
2
高速列车空气动力学研 究进展
3 磁浮列车技术概述
4
动模型实验系统设 计与实验方法简述
5 结论
磁浮技术原理
磁浮技术
磁浮技术是高度集电磁电子技术、信号控制、机械动力学等学科为一体 的典型机电一体化高新技术。
磁浮原理
电磁铁 功放
悬浮体
控制器
位置传感器
磁悬浮技术系统由悬浮体、传感器、控制器和执行器四部分组成
2007年250km/h的最高运营速度 2008年350km/h等级的京津城际、沪宁城际、郑西、武广等铁路线路 现在普遍以300km/h的最高运营速度稳定运行的多条高速铁路 原中国南车四方集团制造的CIT500型列车在2014年最高实验速度达到 605km/h
截止2015年底，中国高铁 里程达到1.6万公里
磁悬浮列车系统主要由悬浮系统、推进系统和导向系统这三大部分组成。
常导吸浮性磁浮列车
磁浮列车
世界第一条磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车，建成后，从浦 东龙阳路站到浦东国际机场，三十多公里只需8分钟。
超导型磁浮列车
磁浮列车
日本超导型磁悬浮列车在2015年4月21日创造了速度603km/h 的世界新纪录。而美国波音747一般机型的巡航速度为900公里左右。
动模型实验系统设计
环形线方案的选择
方案一
120m直线段（实验段） 模型列车1
内侧永磁双轨墙
轨道1
模型列车2
R 30m 轨道2
外侧永 磁双轨墙
.0625m
.0625m 0.625m
方案二 方案三
永 磁 双 轨 墙120m 直 线 段 （ 实 验 段 ）30m 缓 和 段
轨 道 2
轨 道 1
模 型 列 ห้องสมุดไป่ตู้ 2R30m
目录
CONTENTS
1 课题背景及意义
2
高速列车空气动力学研 究进展
3 磁浮列车技术概述
4
动模型实验系统设 计与实验方法简述
5 结论
高速列车
高速列车及高速铁路发展
高速列车是指最高运营速度达到或超过200km/h的铁路列车，也就是 现在人们通常所说的“高铁”。
高速列车及高速铁路发展
我国高速铁路的发展
主 要
➢ 实车测量
研 究
➢ 数值计算
方
➢ 模型实验
法
实车测量
最基本的实验方法
研究方法
可获得最符合实际情况的数据
可作为分析和校正各种数值模拟实验数据的依据
获得计算列车阻力的通用公式
研究方法
数值计算
适用性最强，近几年来，数值模拟计算技术的主要发展方向 体现在以下3个方面：
专业数值计算软件的开发与应用 网格划分技术的发展 数值模拟计算方法的改进与完善
预计2020年，中国高铁里 程将超过2.5万公里
研究的意义 我国高铁正在施行“走出去”的国家战略，海外市场前景广阔
为中国高铁“走出去”战略提供科学理论依据和技术支撑！
目录
CONTENTS
1 课题背景及意义
2
高速列车空气动力学研 究进展
3 磁浮列车技术概述
4
动模型实验系统设 计与实验方法简述
5 结论
R 30m
模 型 列 车 1
轨 道 1 模 型 列 车 1
模 型 列 车 2
120m直 线 段 （ 实 验 段 ） 轨 道 2
永 磁 双 轨 墙
轨道断面图 隧道
动模型实验系统设计
列车模型举例
动模型实验
总体布置（轨道与列车之间的位置关系）
列车表面测试点布置
动模型实验
0.18m
0.39m 0.22m
磁浮列车
磁浮列车是一种与轨道无接触的地面有轨交通工具，它是利用电磁吸 力或斥力为列车提供悬浮和导向，以直线感应电机牵引列车，具有运行速 度高、安全性好、噪声污染小、爬坡能力强、易维修、乘坐舒适性好等独 特优点。
分类
磁悬浮列车可以分为超导型（电力悬浮系统——EDS）和常导型(电磁 悬浮系统——EMS)两大类。
目录
CONTENTS
1 课题背景及意义
2
高速列车空气动力学研 究进展
3 磁浮列车技术概述
4
动模型实验系统设 计与实验方法简述
5 结论
磁浮驱动技术的选择
动模型实验系统设计
高 温 超 导 （ 悬 浮 和 导 向 ）
次 级 永 磁 体背 铁
液 氮
基 板 初 级 三 相 铜 绕 组 定 子 永 磁 体
本设计选择高温超导直线电机为列车提供驱动，即高温超导磁悬 浮列车技术