列车大提速后周围流场变化诱发的事故隐患分析

选用CRH2型动车组l:l模型,对不同时速条件下列车周围流场进行模拟计算,得到列车所受空气动力随车速的变化规律,分析可能存在的安全问题.模拟结果表明:列车侧向力、升力和倾覆力矩均随着时速的增加而增大；列车快速行驶时,两侧处于负压状态,随着时速的增加负压程度也增强,垂直于列车方向压强梯度不断增大,轨道沿线两侧的行人或其它物体被卷入的可能性增加；与单列车模拟结果进行比较分析可以看出:两车交会时中间的压力非常低,列车的倾覆力矩明显增大,车体对内侧轨道的作用力也随之增大,列车运行危险性增加.     

室外风作用下竖井结构内火灾烟气运动规律研究

室外风是影响高层（超高层）建筑火灾蔓延的主要因素。通过数值模拟六个不同火灾场景温度场、能见度及CO浓度场变化过程,定量总结了不同风向、风速条件下侧向全开竖井结构内烟气运动规律。模拟结果发现,迎面风作用下,竖井内会产生较高滞止压力,中性面位置上升,上部烟气加速向竖井下部蔓延,下部烟气通过开口排出;背面风作用下,中性面位置...     

尾流影响下的CSPRs配对进近侧向碰撞风险分析

为研究近距平行跑道(CSPRs)配对进近的侧向碰撞风险,首先,建立运动学方程,描述配对进近飞机的运动过程,确定配对进近飞机之间的时变间隔;然后,通过大涡模拟的方法仿真尾流强度,分析前机尾涡流场特性和后机遭遇前机尾流后的响应机制,构建后机受尾流扰动时的力矩平衡模型,确定尾流安全区域;最后,考虑侧向定位误差,应用概率论基本原理计算和分析侧向碰撞风险。结果表明:CSPRs配对进近过程中前后机之间碰撞风险不断增大并在最后时刻取到最大值,且随初始间隔、正侧风的增大而增大。     

基于微粒再悬浮的沉降微粒团的受力分析

以管流中柴油机排气沉降微粒为研究对象,通过建立的沉降微粒再悬浮的静态模型,从微粒再悬浮的角度对沉降微粒团所受到的黏附力矩、重力力矩、碰撞力矩以及曳力力矩进行了计算分析.得到了柴油机排气沉降微粒团所受力矩随微粒团直径的变化规律、各种力矩的取值范围以及在柴油机排气沉降微粒再悬浮中各种力矩的作用.沉降微粒的平衡主要受黏附力矩、碰撞力矩以及曳力力矩的影响. 当微粒团直径为0.1～0.8 μm时,黏附力矩作用显著并维持沉降微粒的稳定. 随着微粒团直径的增加,曳力力矩和碰撞力矩快速增大,而黏附力矩的增大速率则相对比较缓慢,打破沉降微粒平衡的作用显著.     

障碍物在分岔附近对瓦斯爆炸压力影响的实验研究*

为研究置障条件下不同分岔角度管道中瓦斯爆炸压力变化规律，采用长15 m、截面为160 mm×100 mm的矩形和直径160 mm的半圆形组成的拱形模拟巷道，通过改变分岔角附近障碍物的形状与阻塞比，研究瓦斯爆炸在30~45°与30~60°双分岔管道分岔角附近的压力变化规律。结果表明:瓦斯爆炸在30~45°和30~60°双分岔管道中，分岔角后2支管压力均有所增大，且45°和60°支管中压力变化较30°支管更加明显；障碍物位于30°分岔角后，当阻塞比为0.4时，障碍物形状对2~4测点爆炸压力的影响均表现为矩形最大，拱形次之，圆形最小；管道中矩形障碍物对2,3测点爆炸压力的影响随阻塞比增加而增大，对测点4爆炸压力的影响则随阻塞比的增加而减小；设置矩形障碍物时，30~45°双分岔管道中2,3测点的压力增幅大于30~60°双分岔管道，且压力增幅随阻塞比增加而增大，而测点4的表现则相反，30~60°双分岔管道大于30~45°双分岔管道，且压力增幅随阻塞比增加而减小。     

多因素下开洞口煤仓风致积雪CFD模拟及拟合研究

为解决结构设计时开洞口圆形煤仓表面无法确定荷载分布系数问题，使用计算流体力学软件研究了开洞口煤仓不同跨度下风向角、积雪厚度及矢跨比变化下屋面积雪不均匀分布情况，提出了针对此种特殊结构的屋面积雪值拟合公式。研究结果表明:此公式拟合准确度高，屋面积雪值随风向角和积雪厚度增大而变大，风向角对积雪值影响极大，矢跨比影响下屋面积雪值变化较为复杂，且风向角和矢跨比2种参数相互影响，不应单一考虑矢跨比对球壳屋面积雪值的影响。     

压实度和含水率对铁尾矿抗剪强度影响的试验分析

以阜新同乃铁矿排放的铁尾矿为研究对象,经试验得出其级配不良,属于含砂低液限粉土.通过室内试验分析了不同含水率和压实度条件下铁尾矿的抗剪强度.结果表明,铁尾矿的抗剪强度与其含水率和压实度之间有很大的相关性.相同压实度条件下,黏聚力随含水率升高呈先增大后减小的规律,存在特征含水率,在特征含水率条件下黏聚力达到最大值.黏聚力与含水率可近似拟合为二次函数.土颗粒间的水膜联结和胶结作用对黏聚力的产生具有重要作用,黏聚力因含水率的不同而变化较大.试验得出含水率变化对铁尾矿内摩擦角的影响较小,这是因为砂土的内摩擦角与砂土的颗粒结构、大小及密实程度密切相关,而铁尾矿中的粗粒含量较高,含水率变化不会引起其颗粒结构、大小及密实程度的显著变化.在相同含水率条件下,铁尾矿的黏聚力和内摩擦角均随压实度增大而呈近似线性增大.不同含水率和压实度条件下,铁尾矿的黏聚力均不大,铁尾矿的抗剪强度主要依靠内摩擦角的贡献.考虑铁尾矿材料的抗剪强度因压实度和含水率不同而变化,可使尾矿库稳定性分析结果更符合实际情况.     

侧风影响下的飞机尾流危险区域估算方法

为更好地评估侧风影响下尾流的演化与危险，对经典的D2P(Wake Two-Stage Decay Model)模型进行改进，并构建侧风影响下尾流危险区域评估方法。首先，基于数值模拟试验数据和激光雷达探测数据，创建侧风对尾涡强度衰减和涡核运动的影响模型。其次，建立后机遭遇尾涡后的诱导滚转力矩系数模型和尾涡危险区域估算模型。最后，对不同侧风条件下的尾涡危险区域长度及尾涡侵入侧向相邻跑道的所需时间进行计算分析。结果显示：尾涡危险区域长度在静风时最大；随侧风强度增强，上风涡和下风涡侵入相邻跑道的持续时间都不断减少，但在超过6 m/s后，下风涡侧又开始增加。改进后的模型能更好地考虑侧风对尾涡危险区域的影响，有利于估算侧风影响下的单跑道或近距平行跑道着陆时所需的尾流间隔。     

环境风下多层航站楼排烟效果及人员疏散研究

为探究环境风下机场航站楼排烟模式对人员安全疏散的影响,以某航站楼为研究对象,选择多楼层区域作为数据获取范围,针对排烟窗控制模式的33种工况,采用火灾动力学(FDS)软件模拟排烟效果;以北风经东北风转为东风构造风向区间,获得风向与危险到达时间的曲线关系;以0～90°为高侧窗开启角度区间,获得适宜开窗范围,并根据环境风进行安全疏散的判定与优化。结果表明：对于楼内排烟效果而言,若高侧窗全开,无风和低风速下有利于排烟,环境风速较高时,垂直于楼层走势的风向排烟效果较好;在风向区间内,0～70°风向会对高侧窗排烟起促进作用,30和60°风向点最优,顺楼层走势的风向会有烟气倒灌;在高侧窗开启角度内,实际以5～30°下悬窗或全开窗为宜;结合风向下的危险到达时间,进行楼层人员疏散优化,调控后疏散时间比未优化时减少10%。     

地震作用下列车过桥安全性分析

通过建立的地震荷载作用下车桥系统动力响应分析模型,对不同的高速列车在典型地震荷载作用下通过秦沈客运专线上多跨双线简支箱梁桥的全过程进行了仿真分析,对影响地震发生时高速铁路常用跨度简支梁桥动力响应行为和车辆运行安全的主要因素进行了分析和研究,其结果表明增大桥梁结构的阻尼比可有效改善桥梁本身的抗震性能,但对提高列车在地震时过桥的安全性意义不大;地震作用使车体的横向振动加速度以及脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力等各项安全评价指标均随列车速度的提高而增大,因此,在评价地震作用下高速铁路简支梁桥上列车的走行安全性时,必须考虑列车运行速度的影响;给出了确保地震发生时高速列车在桥上安全运行的临界速度限值。     

Response of the Head,Neck and Torso to Pendulum Impacts on the Back

Pendulum impacts on the back were conducted to determine human head, neck and torso biomechanics. Eight unembalmed cadavers were subjected to 23.4 kg pendulum impacts at 4.4 m/s and 6.6 m/s at T1 and T6. Twenty-four tests were conducted with accelerometers on the pendulum, spine, torso, and head in the WSU 3-2-2-2 array. High-speed photography was taken. Impact displaces the torso forward, deflects the chest, displaces and rotates the head, and extends the neck. Average responses and corridors were determined for head kinematics and chest force-deflection. The head-neck response occurs in two phases. First, the head displaces upwards and rearwards 30—40 mm with respect to the torso along a 45° trajectory. Head rotation is 1O°-15° with essentially no neck moment, but high neck compression forces. Second, the head rotates from 10°-15° to 40°-55° starting with a rapid rise in neck moment and displaces 80–100 mm rearward. Anterior cervical fractures correlate with neck tension. Rib fractures correlate with impact force and chest deflection. This study provides chest bio-mechanical responses for rear impacts resulting in head displacement and rotation, neck extension and cervical-thoracic injury.     

侧风对近距平行跑道配对运行安全的影响*

为探究侧风对配对运行时间间隔及跑道容量的影响,基于飞机近距平行跑道的管制要求和运行理念,根据尾流的产生过程、运动特性及配对进近运行模式的特点,对有侧风作用下配对飞机之间的最大时间间隔及跑道容量进行研究。针对侧风加速尾流消散的情况,阐述有侧风影响时实施配对进近的条件,建立侧风影响下飞机配对时间间隔变化模型,并分别从侧风风力大小和风向角度2个方面对不同配对机型下的最大时间间隔和跑道容量进行分析;以上海浦东机场跑道为例,计算侧风影响时不同配对机型下的配对时间间隔。研究结果表明:本文所构建模型可以准确把握侧风影响下配对运行飞机之间的特征,模型具有可行性,研究结果可为我国平行跑道建设提供参考。     

上、下悬窗阻风能力对比研究

环境风会改变排烟窗附近的烟气流向和速度,影响建筑内烟气流动,进而导致建筑自然排烟效率受到影响。采用数值模拟方法,对比研究了排烟窗开启角度和环境风对上、下悬窗阻风能力的影响,分析了不同开窗角度下,悬窗进风量和进风区域随开窗角度和风速的变化规律。结果表明:上、下悬窗相对进风量与开窗角度均成指数关系,但上悬窗阻风能力弱于下悬窗,上悬窗开窗角度大于45°后即失去阻风能力,而下悬窗开窗角度大于75°后才逐渐失去阻风能力,且开窗角度小于30°时,下悬窗至少能比上悬窗多减少50%空气进入室内。上悬窗开窗角度小于56°时,主要进风区域为近窗下侧水平区域;下悬窗开窗角度小于30°时,主要进风区域为窗体两侧及远窗下侧竖直区域,随着开窗角度增大,上、下悬窗主要进风区域均过渡到远窗下侧竖直区域。窗体用于日常通风时建议优选上悬窗。若要用于排烟,则应首选下悬窗,开窗角度15°即可满足阻风要求,若选用上悬窗,开窗角度不宜大于45°。     

小半径人行桥倾覆稳定性设计与分析

本文采用定量比较方法,改变小半径人行桥的曲线半径或者支座间距大小的同时,控制其他因素不变,从而分析出曲线半径和支座间距对抗倾覆系数的具体影响。结果表明:在小半径人行桥中,曲线半径或者支座间距的增大使得桥梁的倾覆系数有所改善;在使用小半径曲线桥梁时,若抗倾覆不通过,采用墩梁固结的方法改善桥梁的倾覆问题,且发现边跨的内力有所改善,中跨的内力有所增加,对于墩顶由于刚度的整体提升,墩顶负弯矩在整体上表现为增大,设计人员应着重考虑边中跨及墩顶的配筋优化。研究结果为小半径人行景观桥的设计提供了一定参考价值。     

青藏铁路临界翻车风速研究

分析了青藏铁路沿线不同季节大风平均风速、最大风速和超过8级风天数。由于空气密度随海拔上升而减小,大风对铁路运输安全的影响与低海拔地区差异较大。笔者利用车辆动力学原理建立了列车的临界翻车风速模型,研究了高寒铁路不同海拔地区和冻土地区的临界翻车风速。研究结果表明:青藏高寒铁路临界翻车风速随海拔升高而增大,而随冻土路基病害出现而降低的规律。参考英、日等国大风标准,结合青藏高原的特点,根据危险翻车风速和临界翻车风速,首次提出青藏高原铁路海拔4000m地区安全行车标准。     

防风网气动特性参数的试验研究

防风网气动特性参数是防风网结构设计中的重要参数.通过风洞试验的方法研究了透风率分别为29.9%和35.4%的蝶形、平板两类防风网的静力风荷载气动特性参数.结果表明,防风网风载体型系数背风面为负值,其绝对值远大于迎风面;迎风面风载体型系数,当透风率较小时为负值,较大时为正值,即防风网向后的吸力是主要作用力. 防风网的压力损失系数、风载体型系数和阻力系数相互紧密联系,其值具有一致性,随着前者的提高,后两者的值也提高,即防风抑尘效果越好,抗风安全性越差.防风网结构设计时,要统筹兼顾,权衡利弊,选其最佳结合点.     

薄膜结构风致振动研究进展

薄膜结构具有质量轻、刚度小、自振频率低的特点 ,因而属于风敏感结构。作用在薄膜结构上的风荷载 ,除与气流本身的特性有关外 ,还与结构在风荷载作用下的位移、速度、加速度等有关 ,从而引起附加的气动力。因此 ,在研究薄膜结构的风致振动时 ,必须考虑流固耦合作用。笔者对薄膜结构的风振研究方法进行了总结 ,主要介绍了简化气弹力学模型方法及简化流体力学解析模型方法 ,并分别用于分析小于临界风速时结构的反应和确定结构的颤振临界风速。     

The Influence of Enhanced Side Impact Protection on Kinematics and Injury Measures of Far- or Center-Seated Children in Forward-Facing Child Restraints

Objective: To evaluate the influence of forward-facing child restraint systems’ (FFCRSs) side impact structure, such as side wings, on the head kinematics and response of a restrained, far- or center-seated 3-year-old anthropomorphic test device (ATD) in oblique sled tests.

Methods: Sled tests were conducted utilizing an FFCRS with large side wings and with the side wings removed. The CRS were attached via LATCH on 2 different vehicle seat fixtures—a small SUV rear bench seat and minivan rear bucket seat—secured to the sled carriage at 20° from lateral. Four tests were conducted on each vehicle seat fixture, 2 for each FFCRS configuration. A Q3s dummy was positioned in FFCRS according to the CRS owner's manual and FMVSS 213 procedures. The tests were conducted using the proposed FMVSS 213 side impact pulse. Three-dimensional motion cameras collected head excursion data. Relevant data collected during testing included the ATD head excursions, head accelerations, LATCH belt loads, and neck loads.

Results: Results indicate that side wings have little influence on head excursions and ATD response. The median lateral head excursion was 435 mm with side wings and 443 mm without side wings. The primary differences in head response were observed between the 2 vehicle seat fixtures due to the vehicle seat head restraint design. The bench seat integrated head restraint forced a tether routing path over the head restraint. Due to the lateral crash forces, the tether moved laterally off the head restraint reducing tension and increasing head excursion (477 mm median). In contrast, when the tether was routed through the bucket seat's adjustable head restraint, it maintained a tight attachment and helped control head excursion (393 mm median).

Conclusion: This testing illustrated relevant side impact crash circumstances where side wings do not provide the desired head containment for a 3-year-old ATD seated far-side or center in FFCRS. The head appears to roll out of the FFCRS even in the presence of side wings, which may expose the occupant to potential head impact injuries. We postulate that in a center or far-side seating configuration, the absence of door structure immediately adjacent to the CRS facilitates the rotation and tipping of the FFCRS toward the impact side and the roll-out of the head around the side wing structure. Results suggest that other prevention measures, in the form of alternative side impact structure design, FFCRS vehicle attachment, or shared protection between the FFCRS and the vehicle, may be necessary to protect children in oblique side impact crashes.     

有风条件下航空煤油池火燃烧特性的实验研究

在全尺寸热释放速率实验台的基础上,搭建有风条件池火实验平台,开展了不同风速条件下的航空煤油池火燃烧实验,实验所用正方形油盘的边长分别为0.2m、0.3m和0.4m,风速范围为0 m.s-1至4.99 m.s-1。实验结果表明,风速为0 m.s-1时航空煤油池火的燃烧速率随油盘尺寸增大而单调递增,实验值与理论值的差距随风速增大而减小。实验所得.m″windy/.ms″till与v/D呈线性关系,与前人结论一致,但实验所得参数与前人值不同。同尺寸油盘池火的热释放速率峰值来临时间随风速增大有减小的趋势;不同尺寸油池火的燃烧速率随风速增加而单调递增。对不同尺寸油池火的热释放速率峰值随风速的变化规律作了讨论。