低真空管道磁浮列车气动特性

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真空磁悬浮列车的原理和相关资料

真空磁悬浮列车的原理和相关资料
磁悬浮技术是真空磁悬浮列车的核心技术，它通过利用列车和导轨之间的磁力作用来实现列车的悬浮和推进。

通常情况下，真空磁悬浮列车采用电磁铁和磁轨之间的吸引力和排斥力来实现悬浮和推进。

具体而言，导轨上安装有一系列的电磁铁或超导磁体，而列车的底部则装有一系列的磁铁。

当列车经过导轨时，导轨的电磁铁会产生一个与列车磁铁相互作用的磁场。

这个磁场可以产生吸引力或排斥力，使列车悬浮在导轨上，并推动它前进。

真空管道技术是真空磁悬浮列车实现超高速运行的关键。

由于真空管道内几乎没有空气或其他介质，可有效减小运动阻力。

真空管道通过将列车封闭在一个密闭的环境中，排除了空气阻力的影响，从而实现了列车的高速运行。

值得注意的是，真空管道内的真空度和真空管道的质量都对列车的运行速度有重要影响。

高真空度可以减小空气阻力，提高列车的运行速度。

而质量轻的真空管道则可以降低列车的阻力，提高列车的加速度和运行速度。

此外，真空磁悬浮列车还可以通过线性电机技术来实现列车的驱动和制动。

线性电机是一种直线运动的电机，通过电磁力将列车推动或制动，使其加速或减速。

零高度飞行器——磁浮列车

零高度飞行器——磁浮列车作者：暂无来源：《发明与创新·中学生》 2016年第8期文本刊综合经过5个多月的试运行，2016年5月6日，长沙磁浮快线“追风者”正式投入试运营。

随着长沙火车南站到黄花机场这条线路的顺利开通，长沙磁浮快线成为我国首条中低速磁浮商业运营示范线，也是目前世界上最长的中低速磁浮商业运营线。

为什么“追风者”会受到世人的瞩目？让我们一起走近磁浮列车的“飞行世界”。

一、什么是磁浮列车磁浮列车利用电磁体同性相斥的原理，让磁铁具有对抗地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1cm的地方腾空行驶，创造了近乎“零高度”飞行的奇迹。

由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁浮列车也有两种相应的类型。

一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的斥力，使车体悬浮运行。

另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10mm至15mm的间隙，并使导轨钢板的排斥力与车辆的重力平衡，从而让车体悬浮于车道的导轨面上运行。

通俗地讲，就是在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电能把线圈变为电磁体，它与列车上的超导电磁体的相互作用，就能使列车开动。

列车前进是因为列车头部的电磁体（N极）被安装在靠前的轨道上的电磁体（S极）吸引，同时又被安装在轨道上稍后的电磁体（N极）排斥。

列车前进时，线圈里流动的电流流向发生反转，导致原来的S极线圈变为N极线圈，反之亦然。

这样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。

根据车速，列车能通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。

磁浮列车的稳定性则由导向系统控制。

“常导型磁吸式”导向系统是在列车侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。

国产磁浮列车外形气动性能分析

编号流线型头部长度最大纵剖面轮廓线水平轮廓线
头形
５２ｍ，比比Ｔ０，最大基本同Ｔ０单拱，但比００ＩＲ８低Ｒ８Ｔ０Ｒ８短１０ｍ处相差１０Ｉ０Ｉ８ｍＴ０Ｒ８扁６１０Ｉ，比比Ｔ００ｍＲ８低，最大
化磁浮列车研究的重要课题。
条件下，设计了４种流线型头部外形。与Ｔ０列车外Ｒ８
形相比，新设计的４种流线型头部外形特征列于表１
中。
表１新设计的４种流线型头部外形特征
外形１２３４与Ｔ０Ｒ８列车头部外形不同点
文献标志码：Ａ
中图分类号：Ｕ９．１２２９９
随着列车运行速度的提高，空气阻力在运行总阻
在保持列车横断面和列车长度与Ｔ０Ｒ８列车相同
力中占的比例不断增大。对于最高运行速度达到
４０ｍｈ３ｋ／的磁浮列车，除克服切割悬浮、导向磁场的作用力外，主要是空气阻力，其在运行总阻力中达到９％。另外，在复线上两相对运动列车交会，将引起５另一列车会车一侧表面的空气压力发生突变，形成巨大的瞬态压力冲击，过大的交会空气压力波对列车车体横向稳定性、车体结构带来不利的影响，严重时将危及行车安全、损坏车体结构。而且列车运行时，正升力愈大，愈有利于磁浮列车运行。因此，改善列车空气动力性能，进行列车气动外形优化设计成为国产

介绍真空管道磁悬浮列车

介绍真空管道磁悬浮列车克服空气阻力的能耗是轮轨列车或飞机等交通工具的主要费用之一。

功耗与空气阻力成正比，而空气阻力与速度的平方成正比，因此速度每提高一倍，能量消耗将变为原来的4倍，速度提高9倍，则能耗将变为原来的100倍，面对人们日益增长的旅行速度要求，这样的能耗增加是地球环境和资源无法承受的。

不过近年来，部分中美科学家透露，一种最低时速4000公里、能耗不到民航客机1/10、噪音和废气污染及事故率接近于零的新型交通工具——真空管道磁悬浮列车，已在理想中呼之欲出。

它就是建造一条与外部空气隔绝的管道，将管内抽为真空后，使其中磁悬浮列车在真空中运行，并与地面零接触，完全消失了摩擦阻力，理论上讲，列车的速度想要加速到多快都可以，同时列车运行的功耗非常小，理论上讲，只需在启动阶段和减速阶段才需要消耗动力，在中途运行过程中基本不消耗能量，因此说能源消耗异常小！此外，由于列车运行于封闭的管道中，对外部世界毫无干扰，不会引起噪声污染，可以在海底及气候恶劣地区运行而不受任何影响。

与此同时，也不易受到攻击，十分安全，而目前的高速火车裸露在外面，极易受到外物可能的攻击。

目前世界上有美国、瑞士、中国三个国家正在研究真空管道磁悬浮技术，美国和瑞士还在理论阶段，我国已经开始着手试验了。

有关人士指出：超高速磁悬浮列车的研发，在真空度问题上并不会存在原则性困难。

美国搞的是高真空管道交通，大气压甚至只有外界的百万分之一，但成本很高，难度很大，所以很难投入实际运营。

瑞士则把真空管放在地下隧道中，这同样增加了很大的成本，最终也难以进入实际应用。

而我国的方案相对于它们更优越、更现实。

首先在管道内，只要实施降到0.5个大气压，就能实现大大降低空气对于运动列车阻力的实际效果。

不仅大大降低了运输成本，而且使理想变现实更容易。

所以在各国研究者中我国研究进度最快。

对于整体真空磁悬浮列车研究将分三步走：第一步普通真空高铁，时速500-600公里，预计2020年-2030年实现运营；第二步低真空磁悬浮，在低真空管道中采用磁悬浮技术，时速1000公里以上，两三年后开始研究；第三步高真空磁悬浮，时速可望超4000公里，目前处于理论阶段。

真空管道磁悬浮列车

真空管道磁悬浮列车姓名：梁豪晴学院：轨道交通学院学号：3118005037 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿在现代社会的今天，人们的生活水平逐渐提高，对出行的要求也越来越高。

无论从出行的时间还是出行的质量，人们都期待有所提高。

在这个时候，真空管道交通未必不是一种好的选择。

在未来的一段时间内除非有新型列车材料或动力能源的发现或发明，否则胶囊管道列车将是未来一段时间列车发展的主流。

1.真空管道列车的优点胶囊轨道列车与传统的列车相比具有以下的一些优点：1.经济性好：高速管道列车可极大的缩短两地的时空的距离，尽管前期的投入可能很巨大，但高速管道列车的运输效率很高，列车运行图可以更加紧密，并且一条高速列车开通对地方的经济效益的拉动也是不可估计的。

2.节能性强：高速管道列车不消耗化石能源，可与城市地铁无缝接驳等优点。

另外，真空管道列车摩擦阻力小，所以不需要额外的能量去克服摩擦力做功，同一个质量为m的列车，分别在铁轨运行和磁轨运行，运行速度都为v（可认为匀速），所受空气阻力f，摩擦力为F1，磁悬浮列车在真空中受到的阻力为f1铁轨列车此时牵引力做功为(t为运动时间）磁悬浮列车牵引力做功为（t为运动时间）显然相同质量相同速度运动相同时间下>所以真空管道磁悬浮列车更加节能。

3.安全性好：真空管道可在地面或埋在地下，与其他方式相比不用考虑天气等其他因素的影响。

中国航天科工集团技术的总负责人也曾说过高速飞行列车对人体的危害可忽略不计，这和我们传统直接在户外行驶的列车相比会更加安全。

4.平衡稳定。

因为采用超导磁悬浮，列车在运行过程中与传统的有轨接触更加平稳。

同时列车因为在真空中或者近似中行驶，会有更少的空气振动，在乘车过程中乘客可以有更好的乘车体验。

5.我国西南交大教授沈志云院士看来，这一方案的最大优点是与我国高速铁路网兼容。

同一列高速列车，在有真空管道的区段，超高速运行，到了没有这一装置的区段，仍按普通高速度行驶。

中低速磁悬浮列车气动特性研究及应用

中低速磁悬浮列车气动特性研究及应用现代交通工具越来越被重视了，各种交通工具也层出不穷。

其中磁悬浮列车是一个非常特殊的交通工具，它具有卓越的速度、大型载重、保护环境和舒适性，成为了近年来国内外科技方面的研究热点。

其中，中低速磁悬浮列车是磁悬浮列车中运营速度在250km/h左右的车辆，现已经在国内多个城市和国际上广泛应用。

在日益增多的磁悬浮列车研究中，气动特性研究已成为关键技术之一，本文将介绍中低速磁悬浮列车气动特性研究及其应用。

一、概述在中低速磁悬浮列车中，空气动力学特性对其行驶性能、运行安全、车辆舒适性等都有着重要影响，如阻力、气动力、气动噪声等指标。

由于磁悬浮列车没有直接接触地面，因此相对于传统轮轨交通工具，其气动特性具有独特的特点和优势，但也存在着一些挑战。

二、气动特性的研究方法在磁悬浮列车气动特性研究中，通常采用实验测试、数值模拟和理论分析相结合的方法。

其中，实验测试主要包括风洞试验、模型试验、全车试验等；数值模拟主要采用CFD方法进行模拟，为设计车辆和进行运行仿真提供依据；理论分析主要采用基本方程和公式进行分析。

三、研究内容（一）阻力研究阻力是磁悬浮列车气动特性研究中最基本的问题之一，其大小与列车的速度、前缘形状、钝化度、长度、横截面积和面积分布等因素有关。

在充分发挥磁悬浮列车行驶性能和运营经济性的同时，减小阻力的大小或者控制阻力分布是节能降耗、提高磁浮列车经济性和稳定性的关键。

为此，需要在列车的气动外形设计和运输条件选择上有所优化和改进。

例如，在速度为250km/h时的某列车，通过改变钝化度和道床间距，实现了阻力系数从0.078下降到0.065的改善。

（二）气动力研究气动力在磁悬浮列车的动力学性质和运行安全中有着重要作用，它的大小与列车行驶速度、大气密度、通道尺寸、列车气动外形以及电磁系统等因素有关。

在列车工作状态下，如刹车、加速等操作，气动力会对列车造成影响，因此需要进行详细的气动力研究。

新型磁浮列车的空气动力学研究

新型磁浮列车的空气动力学研究引言作为当今世界上最为先进的一种高速铁路交通工具，磁浮列车以其极高的速度、舒适的乘车体验和低碳环保的特点，越来越成为现代化城市之间快速通行的首选。

而随着科技的不断进步和发展，新型的磁浮列车也不断涌现，它们无疑将以更快的速度和更高的性能走向未来，成为人们追求快速、高效出行的理想选择。

而新型磁浮列车的研究之所以能够不断进行，就在于先进的空气动力学理论。

一、磁浮列车的空气动力学原理磁浮列车的运行原理基本上都是一致的，即通过利用电磁力将车体浮起，减小运动阻力，从而实现高速的运行。

而它所依赖的空气动力学原理则是更加复杂的理论体系。

首先，需要了解的是，空气动力学是一门研究物体在空气中运动的科学，也就是说，它研究的是空气对物体产生的气动力和气动效应。

而在磁浮列车的运行中，气动问题主要涉及到的是车体在高速运行时所受到的阻力和气动噪音的产生。

其次，磁浮列车采用的是非接触式悬浮方式，车体本身不与轨道直接接触，而是通过电磁力作用来使车体浮起。

关键在于，这种悬浮方式需要稳定的气垫来支撑车体，使其处于高度恒定的悬浮状态，并保证车体的运行稳定性和舒适性。

最后，还要了解到，在超高速运行时，空气动力学对于磁浮列车的影响更为显著。

例如，高速行驶所产生的气动阻力会导致能量损失增大，影响磁浮列车的运行效率；同时，气流对车体表面的影响也会引起振荡和噪音等问题。

二、空气动力学研究的应用在磁浮列车的运行中，空气动力学的研究应用主要涉及到如下几个方面：1.减少气动阻力和噪音。

在设计磁浮列车的外形时，需要充分考虑气动力学对车体的影响，利用流体力学和运动学分析，尽可能地减小车体的气动阻力，降低噪音和振荡的产生。

例如，采用光滑的车体表面，减小车顶和窗户等部位的阻力，将车顶微微下降等。

2.提升运行速度和运行稳定性。

在磁浮列车的超高速运行中，空气动力学对于车体的运动稳定性和悬浮高度的控制具有重要作用。

因此，在研发新型磁浮列车时，也需要充分考虑空气动力学理论的应用，通过优化车体外形和构造等方法，来提升磁浮列车的运行性能和运行速度。

高速磁浮列车通过隧道时气动性能研究

高速磁浮列车通过隧道时气动性能研究高速磁浮列车通过隧道时气动性能研究随着城市化的推进和人口的增长，交通拥堵问题日益突出。

高速磁浮列车作为一种新型高速交通工具，具有速度快、安全性高等特点，被广泛认可和应用。

然而，在高速运行过程中，由于隧道内气流的影响，高速磁浮列车的气动性能可能受到一定的制约。

因此，对高速磁浮列车通过隧道时的气动性能进行研究，具有重要的理论和应用价值。

首先，高速磁浮列车通过隧道时的气动阻力是影响其运行效能的关键因素之一。

隧道内气流对列车车体产生的阻力，会增加列车的能耗，降低其运行速度。

磁浮列车的车体外形对气动阻力有着重要的影响。

研究人员通过对不同形状的列车车体进行模拟计算，发现在隧道内运行时，具有流线型车头和尾部的列车，能够减小气动阻力，提高列车的运行效能。

此外，通过合理设计列车侧面的包围结构，也能减小侧风对列车产生的侧向力，提高列车的行驶稳定性。

其次，隧道内气流对高速磁浮列车的悬浮系统和导向系统也会产生影响。

高速磁浮列车的悬浮系统依靠气垫将列车悬浮在轨道上，通过气流的压力差来达到悬浮效果。

然而，在隧道内运行时，气流会对悬浮系统产生干扰，降低其悬浮效果。

研究人员通过对隧道内气流的模拟计算，发现在进入隧道前增加气垫压力，能够有效降低气流的干扰，提高悬浮效果。

导向系统是保证列车行进方向正确的关键装置，隧道内气流对导向系统的影响也不容忽视。

研究人员设计了具有可调节倾斜角度的导向装置，在隧道内运行时根据气动力的变化调整导向系统的倾斜角度，进而保证列车在隧道内的稳定行驶。

此外，隧道内气流还会对高速磁浮列车的制动系统产生影响。

制动是保证列车安全的重要环节，而气流对制动系统的影响可能导致制动距离的增加，降低列车的制动效率。

为了解决这一问题，研究人员提出了采用气动制动辅助装置的方案。

该方案通过在列车尾部增加可调的气流放大器，能够改变气流的流动状态，进而有效增加制动装置的制动效果。

研究表明，在隧道内运行时采用该辅助装置，能够显著缩短制动距离，提高列车的安全性。

磁悬浮列车的工作原理及特点

磁悬浮列车的工作原理及特点磁悬浮列车是一种利用磁悬浮技术实现高速运输的交通工具，与传统轨道交通相比，其具有更高的运行速度和更优异的性能表现。

磁悬浮列车的工作原理是基于磁力的排斥和吸引效应，通过在车辆与轨道之间建立磁场来使车辆悬浮，并借此减小了接触面对的摩擦力，降低了能量损耗，实现了高速、平稳、安全的运行。

1. 磁悬浮列车的悬浮原理磁悬浮列车的列车体下方搭载有一组电磁悬浮装置，其内部的强磁场和轨道上通过电流控制的磁场相互作用，形成了一种电磁浮力，使列车体悬浮在轨道上方，同时还能够在横向和纵向的控制下实现高度的调节。

这种悬浮方式与传统铁路不同，不需要接触式的轮轨来支撑车辆，减小了行驶时的噪音和摩擦损失，有效地提升了动力效率。

2. 磁悬浮列车的动力系统磁悬浮列车的动力系统采用了线圈磁悬浮技术，该技术是通过向轨道传递电源信号，控制轨道上的电流，产生磁场来驱动列车。

将电源传输到车体上的电缆上，从而精确掌控和调整列车的运行速度和方向。

这种驱动方式能够在较高线速度下实现更高的能量转换效率和更低的损耗率，能够实现高速运行和快速加速，并且稳定性更加可靠。

3. 磁悬浮列车的运行速度磁悬浮列车以其极高的运行速度而著名，其远超过地面上其他类型的公共交通工具。

磁浮列车的运行速度通常可以达到每小时430公里，已经在中国上海实现了目前为止的最高时速：每小时431公里。

而传统高速列车的时速一般为300公里左右，明显落后于磁悬浮列车。

4. 磁悬浮列车的优点相比于传统的铁路交通方式，磁悬浮列车有许多的优点。

一是速度更快，运行效率更高；二是悬浮方式高效，节能环保；三是行驶轨迹更加平稳，不容易发生事故；四是可拓展性更高，可以更好地适应城市快速发展的需求；五是运行成本相对较低，维护管理也较为方便。

总之，磁悬浮列车是一种能够实现高速、平稳、安全、环保的交通工具，其运行原理逐渐成熟，成为未来城市发展的热点话题。

虽然目前的磁悬浮列车仍面临着诸多的挑战和困难，但相信在未来的发展中，其将不断提升自身的性能表现，助力城市快速发展。

真空磁悬浮列车的原理和相关资料

真空磁悬浮列车的原理和相关资料
真空磁悬浮列车是一种先进的交通工具，采用电磁原理和真空管道技术，能够以高速运行、无摩擦、无污染、低噪音的方式进行长距离的运输。

其主要原理是通过电磁感应和电磁悬浮技术，使列车悬浮于轨道上，同时通过真空管道的减压，减小空气阻力，从而实现高速运行。

该技术还可以节省大量能源和减少环境污染，具有极高的经济和环保价值。

目前，世界上已经有多个国家和地区开始研究和开发真空磁悬浮列车技术，其中最著名的是中国的磁悬浮列车。

中国的磁悬浮列车已经成功实现了商业化运营，运行速度达到了每小时600公里以上，成为了世界上速度最快的列车之一。

需要注意的是，真空磁悬浮列车技术还存在一些技术难题，如运行成本高、维护难度大等问题，需要不断进行技术创新和研究。

但是，随着科技的发展和进步，相信真空磁悬浮列车必将成为未来交通运输的重要组成部分。

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低真空管道磁浮列车气动特性

International Journal of Mechanics Research 力学研究, 2019, 8(2), 109-117Published Online June 2019 in Hans. /journal/ijmhttps:///10.12677/ijm.2019.82013Aerodynamic Characteristics of MaglevTrain on Low Evacuated TubeDawei Chen1, Dilong Guo2*1National Engineering Research Center, CRRC Qingdao Sifang Co., Ltd., Qingdao Shandong2Key Laboratory for Mechanics in Fluid Solid Coupling Systems, Institute of Mechanics, Chinese Academy ofScience, BeijingReceived: May 16th, 2019; accepted: Jun. 4th, 2019; published: Jun. 11th, 2019AbstractBased on compressible Naiver-Stokes equation, the aerodynamic characteristics of maglev train on different tube area and pressure are studied. The results indicated the flow field around mag-lev train in low evacuated tube is similar to that in open air, the annular space between maglev train and tube is similar to Laval nozzle and has the flow characteristics of expansion acceleration or compression deceleration, when the speed of maglev train reaches the critical speed, there will be shock wave at the rear of maglev train, the aerodynamic forces of maglev train increase with the decrease of tube area, the aerodynamic forces of the tail car will increase dramatically when the shock wave occurs at the tail of maglev train. The aerodynamic coefficients of maglev train de-creases slightly with the increase of tube pressure, but tube pressure changes, resulting in Reynolds number changes, so as to the aerodynamic coefficients of maglev train are quite dif-ferent.KeywordsLow Evacuated Tube, Maglev Vehicle, Blockage Ratio, Tube Pressure, Aerodynamic Characteristics低真空管道磁浮列车气动特性陈大伟1，郭迪龙2*1中车青岛四方机车车辆股份有限公司，国家工程研究中心，山东青岛2中国科学院力学研究所，流固耦合系统力学重点实验室学院，北京收稿日期：2019年5月16日；录用日期：2019年6月4日；发布日期：2019年6月11日*通讯作者。

真空管道车辆活塞风的气动特性与变化规律

真空管道车辆活塞风的气动特性与变化规律真空管道车辆是一种新型的交通工具，它利用真空管道的原理在管道中运行，其驱动方式一般采用活塞风。

活塞风是利用气动力学原理来驱动车辆前进的一种方法，利用气体流动产生的压力差来推动活塞运动，从而驱动车辆前进。

本文将对真空管道车辆活塞风的气动特性和变化规律进行详细介绍。

一、活塞风的气动特性1.1 活塞风的工作原理活塞风是一种以压缩空气为动力源的传动方式，它利用空气的压缩和膨胀来产生动力。

当活塞在气缸内做往复运动时，会产生压缩空气，这些压缩空气会推动气体流动，产生气流，进而产生气动力，推动车辆前进。

活塞风的主要气动特性包括气流速度、压力变化和流动稳定性。

在真空管道车辆中，活塞风的气流速度主要受活塞运动速度和管道截面积的影响，活塞运动速度越大，气流速度就越大；管道截面积越小，气流速度就越大。

活塞在气缸内运动时会产生压缩和膨胀气体，导致气流中的压力发生变化，这种压力变化也是活塞风的重要气动特性。

活塞风的流动稳定性也是影响其气动特性的重要因素，流动越稳定，气流速度越均匀，气动力就越稳定。

1.3 活塞风的优势和劣势二、活塞风的变化规律2.1 活塞风的变化规律和影响因素活塞风的变化规律对真空管道车辆的运行性能有重要影响。

活塞风的变化规律直接影响气动力的大小和方向，从而影响车辆的加速、制动和转向性能。

活塞风的变化规律还会影响真空管道车辆的能耗和运行稳定性，活塞风的流动越稳定，气动力就越稳定，车辆的运行也就越稳定。

针对活塞风的变化规律，可以采取一系列的控制策略来优化车辆的运行性能。

可以通过控制活塞运动速度、优化管道截面积、改进气体压力控制系统等手段来调节活塞风的变化规律，提高车辆的能效和安全性。

还可以利用现代控制技术，如智能控制、自适应控制等手段来实现对活塞风的精准控制，进一步提高车辆的运行性能。

三、结论真空管道车辆活塞风具有一定的气动特性和变化规律，其气动特性包括气流速度、压力变化和流动稳定性等，而其变化规律受到多种因素的影响，包括活塞运动速度、气体压力、管道截面积、气流速度等。

低真空管道交通系统列车气动阻力研究

技术装备2023/07CHINA RAILWAY 低真空管道交通系统列车气动阻力研究王友彪，宣言，张俊博（中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心，北京 100081）摘要：采用计算流体动力学软件，结合动网格技术，建立全长200 m 的8节全尺寸列车模型，基于三维瞬态可压缩黏性流体数值模拟，分析低真空管道交通系统列车的气动阻力分布规律，以及真空度、阻塞比、管道截面形状、列车运行速度等因素与列车气动阻力的关系。

研究表明，列车气动阻力主要由头车和尾车产生，中间各节车气动阻力不同但均占比不大，气动阻力成分主要为压差阻力，且远大于摩擦阻力；列车气动阻力随真空度、阻塞比增大而增大，且均近似成线性关系；在同阻塞比情况下，方形截面管道内列车气动阻力大于半圆形截面管道内列车气动阻力；在低真空管道环境下，列车气动阻力与速度近似为二次关系。

关键词：低真空管道；气动阻力；真空度；阻塞比；仿真分析中图分类号：U260.17 文献标识码：A 文章编号：1001-683X （2023）07-0053-07DOI ：10.19549/j.issn.1001-683x.2023.02.13.0010 引言列车在开放空间的大气环境下运行，头部长度为10 m 的流线型列车在运行速度300 km/h 时，气动阻力占总阻力的75%［1］；当运行速度进一步提高时，气动阻力占比更高。

气动阻力成为列车运行速度进一步提升的关键制约因素之一。

在低真空环境下，列车气动阻力大幅减小，可实现列车更高速运行［2］。

因此，低真空管道高速列车作为新一代运输方式被学者提出［3］。

近年来，随着Hyperloop 真空管道概念的提出［4］，以及我国西南交通大学、中国中车股份有限公司、中国航天科工集团第三研究院等单位的大力推进，低真空管道交通系统发展迅猛［5］。

空气动力学是低真空管道交通系统的一个重要研究领域［6］，国内外对一系列相关问题开展了研究，仿真研究是其中的重要研究手段之一［7］。

低真空管道磁浮列车交会激波流场特性分析

低真空管道磁浮列车交会激波流场特性分析
黄尊地;伊严严;常宁;梁习锋;周镇斌;刘夕语
【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(55)5
【摘要】为了解决管道列车高速运行时产生的激波等气动效应问题,通过建立三维仿真模型,针对不同阻塞比、线间距和列车外形,基于DES湍流模型,开展非稳态数值模拟研究,分析列车在低真空管道内交会时的激波流场结构、管道壁面压力、列车表面压力。

研究结果表明:随阻塞比的增大,列车前端壅塞长度增加,且正压区域压力增大,激波反射更加剧烈,尾流激波反射强度增大,激波串长度加长;阻塞比增大有助于增大激波和膨胀波的入射角,从而增大激波和膨胀波的反射次数。

随线间距的增大,管道内压力波动幅度相对增大,但改变线间距对管道内激波流场结构、管道壁面压力、列车表面压力的影响不大。

列车头部压力和尾部激波强度与流线型长度存在一定的关系,随着列车流线型长度的增加,列车前端壅塞长度缩短,车头前端高压区壅塞强度和车尾末端尾流区域激波反射强度均减小。

【总页数】13页(P1793-1805)
【作者】黄尊地;伊严严;常宁;梁习锋;周镇斌;刘夕语
【作者单位】五邑大学轨道交通学院;中南大学交通运输工程学院;中南大学轨道交通安全教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U171
【相关文献】
1.低真空管道磁浮列车气动特性
2.真空管道磁浮列车救援动力学仿真分析
3.低真空管道磁悬浮列车温度场数值计算
4.低真空管道超高速磁浮列车气动问题系统配置初探
5.轨道结构对真空管道磁浮列车气动特性的影响
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真空管道车辆活塞风的气动特性与变化规律

真空管道车辆活塞风的气动特性与变化规律随着城市交通的发展和城市化进程的加快，人们对于交通的要求越来越高，传统的交通方式已经无法满足人们的需求，日益出现的拥堵和污染问题也给城市的可持续发展带来了很大的压力。

为了解决这些问题，新的交通方式已经开始逐渐得到人们的关注和认可，如轨道交通、电动汽车、磁悬浮等，而真空管道车辆也是其中的一种。

真空管道车辆（Vacuum Tube Transport，VTT）是一种基于真空管道的高速交通方式，采用空气动力学原理实现高速运输。

其基本结构是由管道、真空泵、车辆和控制系统组成。

在运行时，车辆由电机提供动力驱动运行，管道中的空气被真空泵抽走形成真空状态，减小空气阻力，提高车辆的运行速度。

真空管道车辆中的活塞风是一种在管道内随着车辆运行产生的气流，其势力影响了车辆的运行状态和行驶性能。

活塞风主要由车头产生，在运动中气体由车头掀起，在车头后形成一个类似于气流尾迹的环境，降低了管道中的气压，增加了车辆的气动阻力。

因此，研究真空管道车辆活塞风的气动特性和变化规律对于车辆运行性能的优化和提高具有重要的意义。

活塞风的气动特性和变化规律受到多种因素的影响，主要包括车辆速度、管道尺寸、形状、管壁粗糙度、管道中介质、车辆形状和参数等。

其中，车速是影响活塞风的最重要因素之一。

研究表明，随着车速的增加，活塞风的能量和强度也随之增加。

而管道的尺寸和形状也是决定活塞风强度和分布规律的因素，通常情况下，管道直径越大和形状越规则，活塞风的强度越小，分布规律也越趋于均匀。

综上所述，活塞风的气动特性和变化规律是车辆运行性能优化的重要因素，对于真空管道车辆的设计和运营具有重要的意义。

未来的研究可以进一步探究活塞风的物理规律和机理，通过实验和数值模拟等手段，建立活塞风模型，提高真空管道车辆的运行速度和运行效率。

MLX01磁悬浮列车横风气动力特性数值分析

—２００４年第５期２００４年９月１０日机车电传动ＥＬＥＣＴＲＩＣＤＲＩＶＥＦＯＲＬＯＣＯＭＯＴＩＶＥＳ№５，２００４Ｓｅｐ．　１０，２００４男，２００１年毕业于西南交通大学机械系，在读博士，从事机车车辆空气动力学试验、数值计算研究。

摘要：基于二维定常不可压缩Ｎ－Ｓ方程和ｋ－ε两方程湍流模型，采用有限容积法对ＭＬＸ０１型磁悬浮列车在横风作用下的气动力特性进行了详细的数值计算，得到了列车在不同运行工况下受到的侧向力、升力和倾覆力矩变化规律；深入探讨了自然风速分布和列车运行速度对磁悬浮列车横风气动力特性的影响。

关键词：磁悬浮列车；横风气动力特性；数值分析中图分类号：　Ｕ２６６．４；　Ｖ２１１文献标识码：Ａ文章编号：１０００－１２８Ｘ（２００４）０５－００２３－０４收稿日期：２００３－１２－１６；收修改稿日期：２００４－０６－０３基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０３７５１２７）０引言ＭＬＸ０１磁悬浮列车是由日本开发研究的一种ＥＤＳ磁悬浮列车，目前试验运行速度已经达到５５０ｋｍ／ｈ以上。

在这么高的速度下，气动力对磁悬浮列车的安全、舒适性将产生重要影响，值得深入研究。

文献［１］中比较了当几何截面相同时不同形式的磁悬浮列车和轮轨列车的横风稳定性，得到的主要结论是磁悬浮列车的横风稳定性比轮轨型列车差，尤其以ＭＬＸ０１型磁悬浮列车的横风稳定性最差。

文献［１］的计算只考虑了静止列车在均匀自然风作用下的稳定性问题，并没有考虑自然风速的分布和列车速度对列车气动力特性的影响。

而实际列车高速运行产生的列车风与环境侧风的相互叠加，以及自然风速本身的不均匀分布，使得列车在高速运行时受到的侧向力、升力及倾覆力矩均比列车静Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｕｎｄｅｒｃｒｏｓｓｗｉｎｄｓ　ｏｆ　ＭＬＸ０１　ｍａｇｌｅｖ　ｔｒａｉｎｓＢＩ　Ｈａｉ－ｑｕａｎ１　，ＬＥＩ　Ｂｏ１，ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｉ－ｈｕａ２（１．　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇ．，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，　Ｓｉｃｈｕａｎ　６１００３１，Ｃｈｉｎａ；２．　Ｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，　Ｓｉｃｈｕａｎ　６１００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　２Ｄ　ｓｔｅａｄｙ　ａｎｄ　ｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ　Ｎ－Ｓ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｋ－εｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ，　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｅｒｏｄｙ－ｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ＭＬＸ０１　ｍａｇｌｅｖ　ｔｒａｉｎ　ｕｎｄｅｒ　ｃｒｏｓｓｗｉｎｄｓ　ａｒｅ　ｄｏｎｅ　ｕｓｉｎｇ　ｆｉｎｉｔｅ　ｖｏｌｕｍｅ　ｍｅｔｈｏｄ．　Ｔｈｅ　ｌａｗ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　ｓｉｄｅ，　ｌｉｆｔ　ａｎｄｃａｐｓｉｚｉｎｇ　ｔｏｒｑｕｅｓ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｍｏｄｅｓ　ａｒｅ　ｄｅｄｕｃｔｅｄ．　Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｗｉｎｄ　ｓｐｅｅｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｒａｉｎ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ｏｎｔｈｅ　ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｇｌｅｖ　ｔｒａｉｎ　ｕｎｄｅｒ　ｃｒｏｓｓｗｉｎｄｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｂｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌｓ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｇｌｅｖ　ｔｒａｉｎｓ；　ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｕｎｄｅｒ　ｃｒｏｓｓｗｉｎｄｓ；　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ止时大。

真空管道磁悬浮列车

真空管道磁悬浮列车真空管道磁悬浮列车从纽约到北京仅需两小时，这种交通工具听起来像是科幻大片才会有的神器。

据物理学家组织网日前报道，美国Hyperloop运输科技公司计划明年将在加利福尼亚首建一条五英里的高铁轨道，把科幻故事变味现实。

Hyperloop超级高铁计划具有一套全新的运输概念体系。

人们坐在胶囊一样的舱内，然后驾驶舱就像大炮一样被发射至目的地。

Hyperloop是一种革命性的交通系统，它能够让胶囊车厢在特制的管道里以800英里/时(约合1287公里/时)的速度运行，这一概念最早是由特斯拉CEO伊隆·马斯克在2013年提出的。

这种列车比飞机还快两倍，能耗不到民航客机1/10，噪音和废气污染及事故率接近于零。

由于管道是密封的，因此可以在海底及气候恶劣地区运行而不受任何影响。

整套系统低摩擦、低耗能，通过太阳能电池板就能提供日常的用电，乘客搭乘的“豆荚”舱，也不用像飞机一样，需要按时间来搭乘，而是随到随走。

每一个“胶囊”重达183公斤，长4.87米，能容纳4至6名乘客，还有存放行李的货厢。

连接两个目的地的管道跟高速铁路一样，会搭建在地上。

按照预想的规划，这样的管道或许可以“附着”到既存的高速铁路架桥上，以节省路线资源与基础设施搭建成本。

这种真空管道磁悬浮列车（Evacuated Tube Transport）项目的动力供应采用的是磁悬浮技术。

其原理是建造一条与外部空气隔绝的管道，将管内抽为真空后，在其中运行磁悬浮列车等交通工具，整台梭子处于一个几乎没有摩擦力的环境中，运行起来嗖嗖的。

据预计，其速度可以达到22500公里/小时以上，可大大缩短地球表面任意地点间的时空距离。

保守估计，乘坐这种列车，华盛顿至北京仅需2小时左右；旧金山到洛杉矶24分钟；纽约到洛杉矶45分钟；用数小时就可完成环球旅行。

本地旅行速度达每小时350公里，城际间旅行速度达每小时1000公里，国际间旅行速度大于每小时4000公里。

低真空管道高速磁悬浮系统技术发展研究

中国工程科学 2018年第20卷第6期DOI 10.15302/J-SSCAE-2018.06.017低真空管道高速磁悬浮系统技术发展研究冯仲伟　１，方兴　２，李红梅　３，程爱君　１，潘永杰　１（1. 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京 100081；2. 中国铁道科学研究院科技管理部，北京 100081；3. 中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心，北京 100081）摘要：轮轨式是目前轨道交通技术体系的主流，但由于空气阻力、轮轨黏着、运行噪声等问题的限制，在现有的技术水平下，难以经济地实现运营速度大幅度提高。

为满足更高经济运行速度的需求，在利用磁悬浮技术减少轮轨摩擦、振动的基础上，构建低真空运行环境以减小空气阻力和噪声是未来更高速度轨道交通技术发展的重要方向。

本文阐述了发展低真空管道高速磁悬浮系统的意义，研究了其技术特点、发展现状，分析了低真空管道高速磁悬浮系统的科学问题和关键技术，并提出了在国家层面立项研究、建设试验线和国家级实验室的政策建议。

关键词：轨道交通；低真空管道；高速磁悬浮；系统技术中图分类号：TB79 文献标识码：ATechnological Development of High Speed Maglev System Based on Low Vacuum PipelineFeng Zhongwei 1, Fang Xing 2, Li Hongmei 3, Cheng Aijun 1, Pan Yongjie 1(1. Railway Engineering Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China; 2. Ministry of Science and Technology Management, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China; 3. Railway Science & Technology Research & Development Center, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China)Abstract: The wheel-rail type transit is the mainstream in the current rail transit technology system. However, due to the limitations of air resistance, wheel-rail adhesion, and operating noise, it is difficult to achieve economically any significant increase in the operation speed at the current technological level. To meet the demand for a higher economical operating speed, apart from the use of the mag-netic levitation technique to reduce wheel-rail friction and vibration, construction of a low vacuum operating environment to reduce air resistance and noise is an important development direction for higher speed rail transit technology in the future. This paper expounds the significance of developing a high speed maglev system based on low vacuum pipelines, studies its technical characteristics and cur-rent situation, analyzes scientific problems and key technologies of this system, and puts forward relevant policy suggestions including project-setting research at the national level, building up test lines, and construction of national laboratories.Keywords: rail transit; low vacuum pipes; high speed maglev; system technology收稿日期：2018-10-22；修回日期：2018-10-30通讯作者：冯仲伟，中国铁道科学研究院集团有限公司，副研究员，主要从事铁道工程技术的研究与开发工作；E-mail: 139********@ 资助项目：中国工程院咨询项目“工程科技颠覆性技术战略研究”(2017-ZD-10)本刊网址：105专题研究低真空管道高速磁悬浮系统技术发展研究一、前言党的“十九大”明确提出要建设“交通强国”，而衡量一个国家交通行业发展水平和科技创新能力，速度是最重要的指标之一，交通运输速度的每一次提升，都对人类文明的加速发展发挥了重要作用。