המונחים: the Boundary Layer Barrier in High-Speed Rail

כלי רכב מהירים הגדירו מחדש את הנסיעות למרחקים ארוכים, עם מהירויות תפעוליות מעל 300 קמ"ש וטיפוסים ניסיוניים המדרבנים מעל 600 ק"מ / שעה במהירויות ארוכות טווח אלה, גרור אווירודינמי הופך לכוח הדומיננטי נגד תנועה, חשבונאות עד 75-85% של התנגדות כוללת של כוח הנדסת חשמל, ולכן שורש של גרור זה הוא ה-FLT:0boundaryשכבה FLT1 - השכבה המהירה של לחץ אווירי של לחץ אווירי אינטנסיבי, אשר יכול רק כדי להפחית את הלחץ המהיר הזה.

הפיזיקה של שכבת ה Boundary Rail High-Speed Rail

השכבה:0 (FLT:0) השכבה השכבה השכבה של 1 (FLT) יוצרת זרמי אוויר על פני החיצוני של הרכבת.במהירויות נמוכות, השכבה נותרה laminar - smooth, עם זרמים מקבילים ומתח קרקעי נמוך. as Speed growth, instabilities Grow, and the Flows to a turbulent state, מאופיין על ידי גלימות ומהירות גבוהה יותר מ-Terrefentalr, כדי לעורר יותר מ- 5 פעמים לחץ חזק יותר מאשר לחץ חזק יותר, כדי לעורר לחץ חזק יותר, יותר, יותר, יותר, יותר מאשר לגרור לחץ חזק יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור לחץ חזק יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור לחץ חזק יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור לחץ חזק יותר מאשר לגרור לחץ חזק יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור לחץ חזק יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור לחץ חזק יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור לחץ חזק יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור לחץ גבוה יותר מאשר לגרור לחץ גבוה יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור יותר מאשר לגרור לחץ חזק יותר מאשר לגרור לחץ חזק יותר מאשר

רכבות מהירות גבוהות הן רגישות במיוחד בגלל הגוף הארוך שלהם, האף הוטה (לראות הנהג), ונספחים מורכבים כמו pantographs, צריכת קירור, פערים בין-רכב. תכונות גיאומטריות אלה לייצר ⁇ לחץ מקומי אשר מעוררים שינוי מוקדם והפרדה.הבנת הדינמיקה הנוזלית הבסיסית - כיצד מספר ריינולדס, מגודות פני השטח, וריפוי משפיעים על מעבר - חיוני עבור אסטרטגיות דיכוי יעילות כמו מדדים כגון לחץ יעיל כדי לזהות את אזורי המעבר.

טכניקות Active Flow Control

פלאסמה Actuators

מכשירי פלאסמה, כולל הפרשות של מחסום דיאלקטרי (DBD), ליישם זרם גבוה ומורכב על פני זוג אלקטרודה המוטבע על פני השטח של הרכבת.האוויר המינון יוצר כוח גוף המזרז את הזרם הסמוך, מחדש את שכבת הפזמה ועיכוב הפרדה יעילה של האף (Damcupy) ב-Damcuptationicopateication) הוא 0.2d Actded Air-Dux (Dupitation) אשר יכול להפחתת תנאי פעולה יעילה על ידי DIX).

Jets סינתטי

ה-Synthetic סילון Actuators מורכב מכובש עם מטוס סילון רוטטני רוטט אשר לסירוגין ingests וגירוש נוזל דרך אורה קטן.התוצאה אפס-נט-מס-flux מזרקת מומנטום לתוך שכבת הגבול מבלי לדרוש אספקה אווירית חיצונית. על רכבות מהירות גבוהה, מערך של מטוסים סינתטיים הממוקמים ליד הגג המוביל וסביבות פאן- 10 ק"מ-מבטלה בגודל של תחבורה כוללת.

אכזבה ופיצוץ

תסכול פעיל מסיר נוזל נמוך משכבת הגבול דרך משטחים ⁇ , שמירה על קרינת laminar על חלק גדול יותר של הרכבת.verse, טנגנטיני מוסיף מומנטום מהיר במהירות גבוהה לעיכוב הפרדה. שתי הטכניקות נחקרו עבור כנפיים מטוסים והם עכשיו מותאמים למהירויות גבוהות של מסילות רכבת מהירה (DLR) בדקו מערכת של הפחתה בקנה מידה 1:8 והשגת מודל של חנקן חשמלי, כולל ירידה של 40%.

טכניקות פאסיביות: משטח Modifications ו-Cotings

מנגנונים ומיקרו-מבנה

בהשראת עור הכריש, riblets הם זעירים, grooves ארוך טווח (בדרך כלל 50-200 μm גבוה ושטח 100-400 מיקרומטר בנפרד) כי להפחית חיכוך עור סוער על ידי שינוי סדרת הטורפות ליד הקירור 1,700, הגדלים מדכאים את היווצרות של streaks זרם כי הם קשורים עם פסגות Shear.

Laminar-Flow-Promoting Coating

ציפויים סופר-hydrophobic ו ribbed יכולים גם לעכב את המעבר על ידי שינוי מצב הגבול הקיר.לדוגמה, ציפוי דק וגמיש עם עמודי מיקרו-קופצים משובצים לייצר משטח תואם כי לחסן את גלי שלב ה-Schlichting - ההסתברות עדיין אחראית על מעבר lamin-to-to-trupental-to-to-to-solentalentalentalentalreme.coms. Test תוצאות של המכון הטכני של מחקר (RI) ב-Schexit) ב-Schexa-Schexto-Schttomien-Schagine-Schagine-Schagine-Schliching 15%-Schtreta-Schtreta-Schveltto-Schizing, בעוד שעדיין גורם ל-b-b-b-b-b-Schveltto-Schveltretraa-b-b-bsp; הציפוי-b-b-bsp; בעוד שעדיין אחראי על מנת לשמור על מנת לשמור על מנת לשמור על מנת לשמור על מנת לשמור על מנת לשמור על מנת לשמור על מנת לשמור על ציפויים גמיש

« « « ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מעבר ל riblets, מרקמים פני השטח כגון dimples-patterns או grooves transverse נחקרו.TGV הצרפתי ניסיון עם משטחים מגופים סטוצ'יסטיים ב- האף כדי לגרום מעבר מבוקר ולהימנע מההפרדה הפתאומית המתרחשת עם משטח חלק.למרות שאסטרטגיה נגדית, מעוצבת בקפידה "tripping" יכולה לתקן את המעבר, למנוע את היווצרות של בועות מהירות גדולות של לחץ גבוה לגרור את הפחתת לחץ גבוה.

Aerodynamic Shaping and Design Optimization

המונחים: nose and Tail Forms

השיטה האינטואיטיבית ביותר של בקרת שכבת הגבולות מעצבת את החיצוני של הרכבת למזער את ה ⁇ הלחץ השליליים.האף הארוך והקונסטנטי של שינקנסן והחזית דמוית הלהב של גרמניה ה-ICE מותאמות יותר מעשור באמצעות דינמיקת נוזל חישובית (CFD המודרנית גם משתמשת בטכניקות המבוססות על גבי אדמדן כדי למזער את הלחץ ועיכוב הגבול לדוגמה, של מעצבים:0 מ"מ"מ" 1/10" 1 מ" 1 מ"ל) הוא לחץ כבד"מחזק" 0.

Pantograph ו- Inter-Car Gap Management

Pantographs וציוד בעל גג לייצר הפרדה שכבת גבול מקומית ולתרום באופן משמעותי לגרור הכולל מהנדסים עכשיו לסגור pantographs ב פיטורים מעוקלים בשימוש מכשירים פעילים כגון גנרטורים מערבים או מיני-פרפטים על הקצוות ההוגן כדי לשמור על זרימת צינורות בין-car הם מקור נוסף של גרור: הם יוצרים חללים שבו שכבת הגבול יכול להפריד ביניהם, ויוצרים מרווחי גומי קצרים.

שילוב Nose-Body-Tail Optimization

אופטימיזציה בצורת מלאה, שילוב האף, מעבר הגג, פערים בין-רכב, זנב, מניב את היתרונות הגדולים ביותר.שימוש באלגוריתמים גנטיים רב-אובייקטיביים, חוקרים מאוניברסיטת ברמינגהם (בריטניה) הכשימו את קו עובש החיצוני של רכבת 300 ק"מ / שעה, השגת ירידה של 22% בגרור הכולל בהשוואה לצורה קונבנציונלית בסיס.

גישות מתפתחות ו היברידיות

משטחים מורפפים וחומרים חכמים

משטחים מורפיים שמשנים צורה או קשיחות בתגובה לעומסים אווירודינמיים מייצגים את הגבול הבא. Shape-memoryסגסוגת (SMA) רצועות על הגג ניתן לתכנת כדי להתאים את הריצוף המקומי, החלק את המעבר מהגג לפאנלים הצדיים.זה מונע היווצרות של בועה אחרת תתרחש בזווית גבוהה של רוח בעוד שעדיין ניסיוני, מוקדם, אבטיפוס של 1500 ק"מ, בדרגה, בדרגה, בדרגה גבוהה, ב- 1500 ק"מ- 3, ב-זמנית, ב- 3.

פלסמה - Real-Time Control Loops

שילוב של מנגנוני פלזמה עם חיישנים לחץ ואלגוריתמי משוב מאפשר שליטה בשכבת גבול בזמן אמת.מערכת סגורה-לופ יכולה לזהות אירועי הפרדה בלתי אפשריים - למשל עלייה פתאומית בלחץ הקיר - ולגרור שחרור סילון או פלזמה לעצור את ההפרדה לפני שהיא מתפתחת באופן מלא, טכנולוגיה כזו הודגמה על אופטימיזציה אווירית; עבור רכבות מהירות גבוהה, אבטיפוס משתנה על הרובע האחורי של דגם CRH380A 4% מועבר להפחתה יעילה יותר מלחץ תפעולי (אך לחץ אווירי) הוא פחות מלחץ תפעולי פחות מלחץ תפעולי).

מערכות היברידיות Passive-Active Systems

שילוב של ריאלטים עם תשואות פעילות מקומיות של נוצץ סינרגיה: הצלעות להפחית את החיכוך העור בזרם הבסיס, ופוצץ מספק אפקט גרור כי הוא מוגבר על ידי משטח המיקרו-טקסטיר. הניסויים על צלחת שטוח עם riblets ולוח פולד הראה ירידה נטו של 8.5%, בהשוואה ל-4% עבור סוללות לבד ו-3% עבור סוללות חד פעמיות בלבד.

שיטות אימות וניסוי

(המפתחת טכניקות דיכוי גבולות) מסתמכות רבות על כלי חיזוי מדויקים.FLT:0 (Large Eddy Simulation (les) ,FLT:1 ו-FLT:2Detached Eddy Simulation (DES) 3Large Eddy Simulation (DIRDIRD) משמש כעת לפתרון המבנים הסוערים האחראים לגרור, מהנדסים כדי לבדוק אבטיפוס וירטואלי לפני בניית מודלים פיזיים.

בדיקות שדה על רכבות בפועל, אם כי יקר, נשאר השלב הסופי אימות.אופרות כגון JR Central ו-SNCF הכילו מכוניות מבחן עם ברזים לחץ, חיישני פילים חמים, ומצלמות אינפרא אדום כדי לדמיין מעבר והפרדה. נתונים ממבחנים אלה להאכיל בחזרה למודלים CFD, שיפור יכולת החיזוי.שילוב של סימולציה מתקדמת וקמפיינים ניסיוניים ממוקדים יש להאיץ את מחזור הפיתוח, להביא טכניקות חדשות מהרעיון המסחרי של שלוש שנים.

אתגרים ו-Outlook עתידיים

למרות ההבטחה של טכניקות אלה, כמה מהמכשולים נשארים. תחזוקתם של 1 [של] היא בעיה עיקרית: מכלול מעבדה שעובד על מודל 1:10 עשוי לא להופיע גם על רכבת באורך מלא, בשל צריכת סובלנות ייצור, זיהום אוויר (תעשייה, חרקים, גשם), והזדקנות של פני השטח: 2,2 התחממות מהירה, מערכת חשמל, 3, 000) עדיין עלולה להיות יעילה, אך ורק בתנאי לחץ דם מהיר (ד)

(העתיד) צפוי לראות גישה מתאימה (FLT:0) , הסתגלותית: 1) כאשר טכניקות מרובות משולבות תחת מערכת בקרה פיקוחית שמתאימה לתנאים התפעוליים: riblets לספק הפחתה פסיבית בסיסית, פועלים פעילים פונים רק במהלך מהירויות שיא או כותרות מנהרה, ואופטימיזציה מתמשכת באמצעות תכונות מורפיום.

מסקנה: דרך קריטית לרכבת הבאה

דיכוי שכבתי כבד הוא אחד מהמבולרים המשפיעים ביותר לשיפור ביצועי הרכבות המהירים במהירות גבוהה.מ- riblets פסיבית ואירודינמיקה בעיצוב פעיל פלזמה Actuators בקרה בזמן אמת, מערך הטכניקות החדשניות הקיימות כיום מציע למהנדסים תיבת כלים מתוחכמת, המימושים המוצלחים ביותר ימשיכו להיות אלה המשלבים שיטות מרובות - פאסיביות להפחתה, פעילות עבור התערבות ממוקדת, אופטימיזציה מהירה עבור שיטות פעולה יעילה ומהירות יעילה עבור שיטות פעולה יעילה עבור שיטות פעולה בתחום התחבורה, וקידום יעיל של התעשייה, כמו גם עבור יעילות גבוהה וקידום יעיל יותר, כמו גם עבור שיטות פעולה, ומהירות יעילה יותר, כמו גם עבור שיטות פעולה יעילה יותר, כמו גם עבור יעילות גבוהה של צריכת אווירית יעילה יותר, וקידום יעיל יותר, וקידום יעיל יותר, וקידום יעיל יותר, וקידום יעיל יותר, ביעילות, ביעילות, כמו גם עבור שיטות פעולה יעילה יותר, וטכניקות מתקדמות של צריכת אווירית של צריכת אווירית של צריכת אווירית יעילה יותר, ביעילות, ומהירות יעילה יותר, וקידום יעיל יותר, ביעילות, ומהירות יעילה יותר, עבור יעילות גבוהה של צריכת אווירית אבטחה יעילה יותר, כמו גם עבור יעילות גבוהה של צריכת אווירית אבטחה יעילה יותר, כמו גם עבור יעילות גבוהה של צריכת אווירית יעילה יותר,