搜索技術(shù)丨AcuSolve在日本高速列車安全性和舒適性仿真方面的應(yīng)用
2017-02-15 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
客戶簡(jiǎn)介
日本車輛制造株式會(huì)社(Nippon Sharyo),位于日本名古屋,從19世紀(jì)末開(kāi)始制造列車?，F(xiàn)今它仍是日本產(chǎn)量最高的鐵路列車制造商之一,擁有1100名員工,制造各種類型的列車,如特快列車、通勤列車,地鐵及輕軌等。自從1964年第一輛時(shí)速200km/h高速列車起,日本車輛制造株式會(huì)社制造了超過(guò)3200個(gè)車廂。最新的子彈頭列車時(shí)速可達(dá)300km/h。
挑戰(zhàn)
通常如果一輛列車通過(guò)空曠無(wú)障礙區(qū)域,列車的空氣動(dòng)力載荷相對(duì)不是很復(fù)雜。然而列車在行駛過(guò)程中通常需要穿過(guò)隧道,同時(shí)也會(huì)在空曠地域或隧道內(nèi)與其它列車交匯,這些情況下空氣動(dòng)力載荷就比較復(fù)雜。當(dāng)列車穿過(guò)隧道,列車頭部的壓力波會(huì)引起很大的噪聲和振動(dòng),因此設(shè)計(jì)者需要設(shè)計(jì)良好的列車頭部外形,盡可能減小進(jìn)出隧道壓力波動(dòng)的大小。
當(dāng)兩輛列車在隧道內(nèi)會(huì)車時(shí),問(wèn)題更為復(fù)雜。每列車都將形成強(qiáng)烈的沖擊波,這些波的碰撞和相互作用可對(duì)列車產(chǎn)生巨大的作用力。例如,列車對(duì)另外一輛列車產(chǎn)生巨大的推力,當(dāng)壓力平衡后,列車又被拉回,如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中這樣的作用力考慮得不是很周全,則列車實(shí)際中可能會(huì)有傾覆出軌的危險(xiǎn)。即使較理想的情況下,該效應(yīng)也會(huì)對(duì)乘客的舒適性有巨大影響。
另外當(dāng)盡可能最大化乘客的舒適性和安全性后,以及其它一些方面也需要考慮。如列車明線運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)載荷、高速行駛的側(cè)風(fēng)作用、列車門的噪聲影響以及客艙內(nèi)的通風(fēng)換熱等。
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解決方案 制造樣機(jī)是十分昂貴的,因此Nippon Sharyo采用Altair CFD軟件AcuSolve進(jìn)行復(fù)雜的空氣動(dòng)力學(xué)仿真:  安全性:預(yù)測(cè)側(cè)風(fēng)運(yùn)行載荷,無(wú)風(fēng)運(yùn)行載荷以及會(huì)車載荷。
制造工藝:采用摩擦攪拌焊(FSW)模擬車廂焊接過(guò)程。
摩擦攪拌焊仿真(FSW) 客艙內(nèi)HVAC流動(dòng)分析
AcuSolve模擬進(jìn)隧道噪聲 Nippon Sharyo早在2002年就開(kāi)始使用AcuSolve進(jìn)行CFD仿真。現(xiàn)在Nippon Sharyo設(shè)計(jì)人員主要依賴于Altair HyperWorks系列產(chǎn)品,特別是AcuSolve和HyperMesh進(jìn)行列車的舒適性和安全性設(shè)計(jì)。“運(yùn)用AcuSolve進(jìn)行CFD仿真可使我們?cè)O(shè)計(jì)更好的產(chǎn)品,”Nippon Sharyo設(shè)計(jì)組經(jīng)理Sato Tetsuro說(shuō),“子彈頭列車的設(shè)計(jì)項(xiàng)目逐年復(fù)雜,質(zhì)量和性能要求評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高,涉及到的物理現(xiàn)象也更復(fù)雜,CFD仿真能幫助我們找到更好的解決方案?！?br /> 在列車外部,Nippon Sharyo不但著眼于減小外形阻力,同時(shí)力求減小進(jìn)隧道的噪聲。在列車內(nèi)部,采用AcuSolve進(jìn)行復(fù)雜的暖通空調(diào)仿真,考察乘客的舒適性。在這過(guò)程中,還考察了人體溫度和太陽(yáng)輻射的影響。 結(jié)論 很多公司的設(shè)計(jì)人員需要采用不同的設(shè)計(jì)軟件來(lái)考察列車外部的空氣動(dòng)力學(xué)特性和客艙內(nèi)部的流動(dòng)情況。然而AcuSolve讓Nippon Sharyo實(shí)現(xiàn)在同一平臺(tái)上完成兩種不同方面的應(yīng)用。因此大大降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本,提高效率。 運(yùn)用AcuSolve,列車外形得到了優(yōu)化,減小了進(jìn)隧道噪聲。為提高客艙內(nèi)部流動(dòng)情況,工程師使用AcuSolve仿真,設(shè)計(jì)出更合理的空調(diào)進(jìn)出口,從而優(yōu)化夏天和冬天的乘客舒適性。其中涉及到的物理現(xiàn)象有強(qiáng)迫對(duì)流、自然對(duì)流、熱輻射、湍流、熱傳遞、熱源和太陽(yáng)輻射等眾多物理模型。另外AcuSolve可以實(shí)現(xiàn)攪拌摩擦焊仿真,通過(guò)設(shè)計(jì)合理的焊接參數(shù),提高車廂焊接工藝。 |
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