專利名稱：空氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ偷闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于磁懸浮列車、高速電力機(jī)車及高速動車組等鐵路車輛的制動裝置測試模型，尤其是涉及一種空氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ汀?br> 背景技術(shù)：
空氣動力制動是一種非粘制動方式，它是當(dāng)列車緊急制動時，打開車頂上方的制動風(fēng)翼產(chǎn)生阻力，使列車快速停車，產(chǎn)生阻力大小與速度的平方成正比，速度越高則制動力越大，在高速時這一制動方式具有優(yōu)良性能，它彌補(bǔ)高速制動工況下粘著制動的缺陷，確保高速列車安全可靠制動?？諝鈩恿χ苿友芯靠刹捎脭?shù)值仿真和試驗研究兩種手段，隨著計算機(jī)技術(shù)的日新月異，計算機(jī)摸擬數(shù)值分析的方法已普遍應(yīng)用，但是，計算機(jī)模擬的準(zhǔn)確性取決于模擬條件的設(shè)定、網(wǎng)格劃分以及流體仿真方法等多種因素影響，數(shù)值仿真分析方法的準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步驗證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可模擬實車環(huán)境條件，檢驗空氣動力制動數(shù)值仿真計算結(jié)果準(zhǔn)確性，提升數(shù)值仿真分析能力，以期更精確地對空氣動力制動裝置進(jìn)行分析的多功能空 氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種空氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?，其特征在于，包括模擬車頂、導(dǎo)流罩、制動風(fēng)翼、角度調(diào)節(jié)連桿和連接轉(zhuǎn)換裝置，所述的導(dǎo)流罩設(shè)置于模擬車頂上方，所述的制動風(fēng)翼設(shè)置于導(dǎo)流罩中間，并安裝在連接轉(zhuǎn)換裝置上，所述的角度調(diào)節(jié)連桿設(shè)有兩個，其一端與連接轉(zhuǎn)換裝置連接，另一端與制動風(fēng)翼連接，通過角度調(diào)節(jié)連桿可調(diào)節(jié)制動風(fēng)翼的開啟角度，通過調(diào)節(jié)所述連接轉(zhuǎn)換裝置，單獨測量制動風(fēng)翼所受力和力矩，或者同時測量制動風(fēng)翼及導(dǎo)流罩整體所受力和力矩。所述的模擬車頂兩側(cè)設(shè)有法蘭邊，所述的模型通過法蘭邊安裝在一轉(zhuǎn)盤上，所述的轉(zhuǎn)盤下方設(shè)有測力天平，所述的連接轉(zhuǎn)換裝置四角上設(shè)有天平連接座和連接轉(zhuǎn)換座，所述的測力天平通過天平連接座與連接轉(zhuǎn)換裝置連接。所述的導(dǎo)流罩下方設(shè)有導(dǎo)流罩支架，所述的導(dǎo)流罩通過導(dǎo)流罩支架四角的連接座與模擬車頂連接，或者通過連接轉(zhuǎn)換座安裝在連接轉(zhuǎn)換裝置上。所述的制動風(fēng)翼表面設(shè)有測壓孔，在空氣動力制動風(fēng)洞試驗時用于測量制動風(fēng)翼表面壓力分布。所述的測壓孔分布于制動風(fēng)翼的縱向?qū)ΨQ軸上及縱向?qū)ΨQ軸的兩側(cè)，縱向?qū)ΨQ軸的兩側(cè)的側(cè)壓孔對稱分布。所述的測壓孔設(shè)有9個。所述的單獨測量制動風(fēng)翼所受力和力矩為:制動風(fēng)翼單獨設(shè)置在連接轉(zhuǎn)換裝置上，通過設(shè)置在連接轉(zhuǎn)換裝置上的測力天平得出制動風(fēng)翼所受力和力矩。所述的同時測量制動風(fēng)翼及導(dǎo)流罩整體所受力和力矩為:制動風(fēng)翼和導(dǎo)流罩同時設(shè)置在連接轉(zhuǎn)換裝置上，通過設(shè)置在連接轉(zhuǎn)換裝置上的測力天平得出制動風(fēng)翼及導(dǎo)流罩整體所受力和力矩。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:I)模擬了空氣動力制動裝置在車頂處的流場，根據(jù)風(fēng)洞實驗室的條件可以進(jìn)行不同風(fēng)速條件下的試驗；2)風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ桶惭b在風(fēng)洞實驗室的轉(zhuǎn)盤上，可以實現(xiàn)不同側(cè)風(fēng)角度下的試驗；3)變化角度調(diào)節(jié)連桿的位置，可以實現(xiàn)制動風(fēng)翼在不同開啟角度下的試驗；4)調(diào)節(jié)連接轉(zhuǎn)換裝置，可以實現(xiàn)單獨制動風(fēng)翼所受力和力矩的測量，同時也能實現(xiàn)制動風(fēng)翼及導(dǎo)流罩整體所受力和力矩的測量；5)根據(jù)制動風(fēng)翼上的九個測壓孔，可以測量測壓孔處的壓力，同時研究制動風(fēng)翼迎風(fēng)面壓力分布情況。


圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明導(dǎo)流罩內(nèi)部導(dǎo)流罩支架和連接轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明制動風(fēng)翼的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:I為模擬車頂，2為導(dǎo)流罩，3為制動風(fēng)翼，4為法蘭邊，5為連接轉(zhuǎn)換裝置，51為天平連接座，52為連接轉(zhuǎn)換座，6為導(dǎo)流罩支架，61為連接座，7為測壓孔，8為角度調(diào)節(jié)連桿。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例如圖1、2所示，一種空氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?，該模型為中空結(jié)構(gòu)，包括模擬車頂1、導(dǎo)流罩2、制動風(fēng)翼3、角度調(diào)節(jié)連桿8和連接轉(zhuǎn)換裝置5，模擬車頂I的上表面開有孔，導(dǎo)流罩2的位置在模擬車頂I上開孔位置的上方，導(dǎo)流罩2的邊緣與模擬車頂I上開孔的邊緣相配合，導(dǎo)流罩2呈流線形，導(dǎo)流罩2的內(nèi)部與模擬車頂I的內(nèi)部形成一個空間。導(dǎo)流罩2的上方中央開有一孔，制動風(fēng)翼3設(shè)置在導(dǎo)流罩2上方開孔位置，并與連接轉(zhuǎn)換裝置5連接，制動風(fēng)翼3可以通過角度調(diào)節(jié)連桿8調(diào)節(jié)其開啟角度，當(dāng)制動風(fēng)翼3閉合時，正好蓋住導(dǎo)流罩2的上方開孔。角度調(diào)節(jié)連桿8 —端與連接轉(zhuǎn)換裝置連接，另一端與制動風(fēng)翼連接，角度調(diào)節(jié)連桿8為兩個，便于開啟和關(guān)閉風(fēng)翼3時力的平衡。為了在轉(zhuǎn)盤上的穩(wěn)固，在模型的下方設(shè)有法蘭邊4，和轉(zhuǎn)盤固定連接。在轉(zhuǎn)盤的下方，還設(shè)置測力天平，測力天平通過天平連接座51連接在連接轉(zhuǎn)換裝置5上，可直接測量連接轉(zhuǎn)換裝置5傳遞過來的力。如圖3所示，制動風(fēng)翼3表面有9個測壓孔7，用于測量制動風(fēng)翼3上九處測壓點在風(fēng)洞試驗時所受的壓力，進(jìn)而研究制動風(fēng)翼3的迎風(fēng)面的壓力分布。9個測壓孔分布于制動風(fēng)翼的縱向?qū)ΨQ軸上及縱向?qū)ΨQ軸的兩側(cè)，縱向?qū)ΨQ軸的兩側(cè)的側(cè)壓孔對稱分布。本發(fā)明操作靈活，調(diào)節(jié)角度方便，能通過連 接轉(zhuǎn)換裝置5的調(diào)節(jié)測量制動風(fēng)翼3的受力和制動風(fēng)翼3與導(dǎo)流罩2所受合力兩種情況。模擬車頂I模擬了空氣動力制動裝置的流場環(huán)境，使地面效應(yīng)減小。模擬車頂I的前端成過渡曲面流線形狀，使氣流場能從地面順利過渡到車頂上方，即空氣動力制動裝置處。當(dāng)需要測量制動風(fēng)翼3的受力時，導(dǎo)流罩2通過導(dǎo)流罩支架6的四個角上的連接座61固定在模擬車頂I上，用連接轉(zhuǎn)換裝置連接制動風(fēng)翼3和位于轉(zhuǎn)盤下的測力天平，通過調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)連桿8來測試不同打開角度時制動風(fēng)翼3所受的力和力矩以及各個測壓孔的壓力；當(dāng)需要測量制動風(fēng)翼3和導(dǎo)流罩2所受合力時，連接座61處解除連接，導(dǎo)流罩2脫離模擬車頂1，通過連接轉(zhuǎn)換座52連接在連接轉(zhuǎn)換裝置5上，與制動風(fēng)翼3 —起連接測力天平，通過連接轉(zhuǎn)換裝置5傳遞至測力天平得出制動風(fēng)翼3和導(dǎo)流罩2所受合力和合力矩。這樣就做到了兩種連接的轉(zhuǎn)換，能測量兩種不同受力工況。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種空氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?，其特征在于，包括模擬車頂、導(dǎo)流罩、制動風(fēng)翼、角度調(diào)節(jié)連桿和連接轉(zhuǎn)換裝置，所述的導(dǎo)流罩設(shè)置于模擬車頂上方，所述的制動風(fēng)翼設(shè)置于導(dǎo)流罩中間，并安裝在連接轉(zhuǎn)換裝置上，所述的角度調(diào)節(jié)連桿設(shè)有兩個，其一端與連接轉(zhuǎn)換裝置連接，另一端與制動風(fēng)翼連接，通過角度調(diào)節(jié)連桿可調(diào)節(jié)制動風(fēng)翼的開啟角度，通過調(diào)節(jié)所述連接轉(zhuǎn)換裝置，單獨測量制動風(fēng)翼所受力和力矩，或者同時測量制動風(fēng)翼及導(dǎo)流罩整體所受力和力矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?，其特征在于，所述的模擬車頂兩側(cè)設(shè)有法蘭邊，所述的模型通過法蘭邊安裝在一轉(zhuǎn)盤上，所述的轉(zhuǎn)盤下方設(shè)有測力天平，所述的連接轉(zhuǎn)換裝置四角上設(shè)有天平連接座和連接轉(zhuǎn)換座，所述的測力天平通過天平連接座與連接轉(zhuǎn)換裝置連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?，其特征在于，所述的?dǎo)流罩下方設(shè)有導(dǎo)流罩支架，所述的導(dǎo)流罩通過導(dǎo)流罩支架四角的連接座與模擬車頂連接，或者通過連接轉(zhuǎn)換座安裝在連接轉(zhuǎn)換裝置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?，其特征在于，所述的制動風(fēng)翼表面設(shè)有測壓孔，在空氣動力制動風(fēng)洞試驗時用于測量制動風(fēng)翼表面壓力分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ停涮卣髟谟?，所述的測壓孔分布于制動風(fēng)翼的縱向?qū)ΨQ軸上及縱向?qū)ΨQ軸的兩側(cè)，縱向?qū)ΨQ軸的兩側(cè)的側(cè)壓孔對稱分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種空氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?，其特征在于，所述的測壓孔設(shè)有9個。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?，其特征在于，所述的單獨測量制動風(fēng)翼所受力和力矩為:制動風(fēng)翼單獨設(shè)置在連接轉(zhuǎn)換裝置上，通過設(shè)置在連接轉(zhuǎn)換裝置上的測力天平得出制動風(fēng)翼所受的力和力矩。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?，其特征在于，所述的同時測量制動風(fēng)翼及導(dǎo)流罩整體所受力和力矩為:制動風(fēng)翼和導(dǎo)流罩同時設(shè)置在連接轉(zhuǎn)換裝置上，通過設(shè)置在連接轉(zhuǎn)換裝置上的測力天平得出制動風(fēng)翼和導(dǎo)流罩所受的力和力矩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種空氣動力制動裝置風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?，包括模擬車頂、導(dǎo)流罩、制動風(fēng)翼、角度調(diào)節(jié)連桿和連接轉(zhuǎn)換裝置，所述的導(dǎo)流罩設(shè)置于模擬車頂上方，所述的制動風(fēng)翼設(shè)置于導(dǎo)流罩中間，并安裝在連接轉(zhuǎn)換裝置上，所述的角度調(diào)節(jié)連桿設(shè)有兩個，其一端與連接轉(zhuǎn)換裝置連接，另一端與制動風(fēng)翼連接，通過角度調(diào)節(jié)連桿可調(diào)節(jié)制動風(fēng)翼的開啟角度，通過調(diào)節(jié)所述連接轉(zhuǎn)換裝置，單獨測量制動風(fēng)翼所受力和力矩，或者同時測量制動風(fēng)翼及導(dǎo)流罩整體所受力和力矩。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明是一種用于空氣動力制動試驗研究用的多功能空氣動力制動風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?，能夠多角度對空氣動力制動裝置氣動力和流場進(jìn)行風(fēng)洞試驗驗證研究，具有可精確地對空氣動力制動裝置進(jìn)行分析、功能多等優(yōu)點。
文檔編號G01M9/02GK103245482SQ20121003169
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者田春, 朱洋永, 費巍巍, 李程 申請人:同濟(jì)大學(xué), 上海龐豐機(jī)電科技有限公司