T型通道中的主流壁湍流特性研究开题报告
2020-04-21 16:13:05
1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1目的及意义
随着经济的快速发展以及生活节奏的加快，高铁已经成为人们出行的重要交通工具之一。自1964年日本新干线第一条高速铁路建成以来，高铁技术得到了迅速发展。截止2018年3月5日，我国高铁运营里程已经增加到2万5千公里，占世界总里程的三分之二，位居世界第一。2017年正式投入运行的“复兴号”动车组标准时速可达350公里，且中国具有完全自主知识产权。至此，我国已经成为高铁技术最全面、时速最高、运行里程最长的国家。
随着高铁的快速发展，舒适性也成为衡量高铁技术的重要指标之一。由于高铁行驶速度快，不能开窗换气，此外空调系统、动力舱的冷却等均需要引入外部的空气与车内的空气进行交换，所以换气口的设置是必不可少的。列车换气口包括新风口和排气口，是一年四季全天候工作的设备，通风系统的阻力对列车运行的舒适性甚至安全性都有影响[1]。因此关于高速列车换气口对列车运行的影响的研究是十分必要的。为方便进行实验研究，本课题将高速列车换气口及其附近空气流动简化为t型通道流动。t型通道也是核电、火电和化工等工业领域管道系统中广泛应用的用于流体联接、分流和汇合的一种典型管道结构形式[2]，因此本课题的研究具有重大的意义。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容及目标
高速列车运行过程中，无法进行开窗通风，而为了保证车厢内的良好环境及动力舱的换热，换气口的开设是必要的。相比于高速列车的运行速度，换气口吸气或排气的速度很低，因此本课题通过合理假设，将高速列车换气口附近的流动状态简化为t型通道弱抽吸时的流动状态。本课题拟完成以下任务：
1.利用西安交通大学搭建的模拟实验平台完成对上述简化模型测量点的选取及测量，本课题用热线风速仪测量t型管主流通道内的速度，拟选取距t型通道前5倍支管直径处、1倍支管直径处、通道中心及通道后1倍支管直径四个截面进行速度测量。同时掌握热线风速仪的测量原理及其他热线测速方法的最新进展。
3. 研究计划与安排
| 时间 | 安排 |
| 第1周 | 阅读有关流体力学的书籍：《高等流体力学》 |
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第2—3周 | 查阅有关抽吸、小波分析等有关的文献并进行总结整理，理解其基本原理及毕业设计课题的背景和意义，与指导老师交流，并完成开题报告 |
| 第4周 | 阅读老师指定的以及自己查找的关于热线风速仪的文献，明确其工作原理，并完成有关其5000以上外文翻译一篇 |
| 第5—6周 | 查阅关于小波分析的文献及书籍，学会利用小波分析实现数据的时频域转化，并对数据进行分析 |
| 第7—10周 | 查阅相关书籍及教程，学习matlab软件的操作及应用 |
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第11—13周 | 运用上阶段所学的matlab软件对指导老师提供的热线风速仪数据进行处理分析，总结不同主流速度及抽吸比情况下，T型管主流壁的湍流脉动情况 |
| 第14—15周 | 对上述分析情况进行进一步归纳总结，得出抽吸情况下外掠流场的湍流特性参数；并将研究内容整理为论文形式，准备毕业答辩 |
4. 参考文献（12篇以上）
[1]刘杰. 高速列车气动作用对乘坐舒适性的影响研究[d].西南交通大学,2012.
[2] 宋涛. t型管内冷热流体混合过程热波动及其削弱机理研究[d].北京化工大学,2014：1-2
[3] 刘薇. 周期性抽吸扰动控制壁湍流多尺度相干结构的实验研究[d].天津大学,2004.
