【文章內(nèi)容簡介】 合大系統(tǒng)動力學(xué)數(shù)值模型、輪軌滾動接觸行為理論模型、輪軌黏著理論模型、黏著控制理論模型建模。完成時速500公里條件下的輪軌黏著試驗裝置、高能束流非均勻改性配套裝置的方案設(shè)計、加工和調(diào)試。9. 揭示非等波速鏈型結(jié)構(gòu)懸索波動傳播、波動分散和波動匯合的振動規(guī)律；提出考慮接觸網(wǎng)和受電弓空間運動、系統(tǒng)的彈性作用和高速氣流擾動的弓網(wǎng)耦合模型的建模和仿真方法；分析弓網(wǎng)電弧發(fā)展的規(guī)律以及每一階段的宏觀與微觀特性，建立描述弓網(wǎng)電弧的動態(tài)方程和弓網(wǎng)電弧時空分布模型，揭示弓網(wǎng)電弧產(chǎn)生、發(fā)展及熄滅規(guī)律；10. 研究時速500公里條件下，利用系統(tǒng)動力學(xué)分析給出的邊界條件與線路試驗測量的振動數(shù)據(jù)進行列車部件振動分析方法，揭示氣動力非均勻分布對部件振動特征的影響機理，建立氣動力與車輛振動耦合作用下列車關(guān)鍵部件振動分析模型與方法。11. 在時速500公里條件下，建立列車、線路（軌道或橋梁）、弓網(wǎng)耦合系統(tǒng)的流固耦合動力學(xué)模型，研究其準(zhǔn)確建模方法；研究高速列車動力載荷的等效簡化模型與方法。1. 形成國內(nèi)高速列車速度提升主要制約因素研究分析報告，高速列車既有成果的總結(jié)分析報告；形成以了解輪軌、弓網(wǎng)、流固三個耦合激勵源為主線，表征這三方面耦合振動特性為目標(biāo)的實驗任務(wù)，并通過實驗來驗證圍繞這三個因素建立的高速列車極速極限速度理論模型。2. 完成依托京滬先導(dǎo)段科學(xué)試驗研究的試驗方案；形成求解高速列車技術(shù)極限速度前期研究的理論分析研究報告。3. 建立能夠精確模擬高速列車底部流動的數(shù)值方法。分析單車和兩車交會壓力波形成機理，提煉壓力波影響要素。掌握高速列車多尺度幾何特性對氣動阻力的影響機理。4. 建立時速500公里條件下的含輪軌剛?cè)崮Ｐ偷能囕v軌道耦合大系統(tǒng)動力學(xué)數(shù)值模型、輪軌滾動接觸行為理論模型、輪軌黏著理論模型、黏著控制理論模型建模。5. 建立列車、線路（軌道或橋梁）、弓網(wǎng)耦合系統(tǒng)的流固耦合動力學(xué)模型，研究其準(zhǔn)確建模方法；研究高速列車動力載荷的等效簡化模型與方法。6. 建立描述弓網(wǎng)電弧的動態(tài)方程和弓網(wǎng)電弧時空分布模型，揭示弓網(wǎng)電弧產(chǎn)生、發(fā)展及熄滅規(guī)律。7. 發(fā)表學(xué)術(shù)論文~10篇；培養(yǎng)碩士研究生~10名。第二年5. 開展時速500公里實車線路試驗，通過列車速度系列變化，測得列車阻力、升力和橫向擾動力與速度的關(guān)系曲線，分析在時速500公里條件下高速列車的氣動阻力特性， 探索耦合條件下氣動技術(shù)極限速度。6. 完善與輪軌接觸相關(guān)的理論模型并發(fā)展相應(yīng)的數(shù)值程序，進行部分工況的輪軌接觸行為仿真；完成試驗構(gòu)件設(shè)計加工，調(diào)試試驗裝置，進行部分工況黏著特性試驗，探索耦合條件下輪軌技術(shù)極限速度。7. 完善并建立接觸網(wǎng)的波動理論，提出準(zhǔn)確的接觸網(wǎng)波速表達形式；揭示弓網(wǎng)高速滑動和跳動接觸行為，以及快速變化的接觸網(wǎng)電壓與負(fù)荷等因素對電弧的影響規(guī)律，探索耦合條件下弓網(wǎng)技術(shù)極限速度。8. 研究列車、線路和弓網(wǎng)各子系統(tǒng)間的耦合關(guān)系及其表征方法；研究高速輪軌系統(tǒng)各種不平順激擾的描述方法；研究車體結(jié)構(gòu)整體模態(tài)和局部模態(tài)特征及其頻率范圍；研究列車高速運行時的氣動激擾對列車（含受電弓）作用關(guān)系。1. 通過實驗確定不同速度條件下列車運行阻力與速度的關(guān)系，揭示氣動升力和側(cè)向力大小、方向隨速度增加的變化規(guī)律。通過實驗得到氣動載荷、輪軌振動與輪軌作用力、弓網(wǎng)振動在100500公里范圍內(nèi)的特征。2. 建立數(shù)值模擬復(fù)雜地面效應(yīng)下高速列車底部流動的精確數(shù)值算法。確定高速列車隧道壓力波的主要影響因素，歸納出阻塞比、舒適性三者之間的關(guān)系。建立復(fù)雜氣流激擾下氣動載荷與車體振動及局部振動特性的關(guān)系。3. 完成時速500公里條件下， 考慮滾動/滑動、接觸/分離特征的輪軌三維彈性滾動接觸模型。初步確定接觸疲勞對輪軌材料表層組織結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。完成高能束流非均勻改性裝置改造，使其能夠加工處理時速500公里列車輪對。4. 構(gòu)建輪對、構(gòu)架振動規(guī)律和頻譜特征。初步提出列車、線路等各子系統(tǒng)間的耦合關(guān)系及其表征方法，高速輪軌系統(tǒng)各種不平順激擾的描述方法。5. 掌握計及車體振動時弓網(wǎng)耦合系統(tǒng)的隨機振動特性。確定弓網(wǎng)系統(tǒng)的高速氣流特征。探明快速變化的接觸網(wǎng)電壓與負(fù)荷等因素對電弧的影響。 形成受電弓風(fēng)洞試驗報告。6. 提出求解高速列車技術(shù)極限速度的試驗手段和理論方法；完成京滬先導(dǎo)段科學(xué)試驗關(guān)鍵參數(shù)與指標(biāo)極值分布及規(guī)律研究分析報告；細(xì)化為驗證高速列車技術(shù)極限速度理論模型需從黏著、輪軌、氣動、弓網(wǎng)關(guān)系等方面需要進一步進行的試驗研究。7. 發(fā)表學(xué)術(shù)論文~20篇；培養(yǎng)碩士研究生~10名，博士生~5名。第三年6. 時速500公里條件下的列車整車氣動行為機理研究。通過時速500公里高速試驗列車線路試驗，結(jié)合動模型試驗和數(shù)值模擬結(jié)果，分析復(fù)雜地面效應(yīng)下高速列車表面分離渦流結(jié)構(gòu)、大長細(xì)比列車表面邊界層發(fā)展不穩(wěn)定性等關(guān)鍵空氣動力學(xué)特征。7. 完善數(shù)值仿真程序，全面開展時速500公里條件下的運行狀態(tài)輪軌滾、滑、跳接觸行為和黏著特性的數(shù)值仿真。借助于車輛軌道耦合動力學(xué)模型，完成不同速度等級運營條件下輪軌不平順度安全閾值。完成輪軌黏著理論模型試驗驗證和輪軌表面高能束流非均勻改性試驗研究及黏著控制試驗。8. 分析不同波速利用率下的弓網(wǎng)振動特性，提出接觸網(wǎng)波速的最佳利用率和利用極限；辨識強氣流擾動條件下弓網(wǎng)耦合振動和運動軌跡的演變規(guī)律；揭示高速運行條件下強氣流對弓網(wǎng)電弧的影響規(guī)律。9. 研究內(nèi)部結(jié)構(gòu)與車體結(jié)構(gòu)諧振、共振及多耦合振動特性，給出避免乘坐舒適度惡化與避免整車出現(xiàn)亞諧波共振、超諧波共振、組合共振、內(nèi)共振等非線性現(xiàn)象的模態(tài)控制策略與方法。10. 研究列車高速運行的輪對陀螺效應(yīng)，車輪、轉(zhuǎn)向架和車體慣量對運動穩(wěn)定性的影響；掌握高速列車蛇行運動失穩(wěn)特性（包括失穩(wěn)頻率和振動幅值）對運行平穩(wěn)性和安全性的影響規(guī)律；分析高速鐵路地面和高架線路的軌道穩(wěn)定性特性。研究整車動力學(xué)響應(yīng)分析方法。1. 剖析實驗數(shù)據(jù)，解耦氣動載荷、輪軌振動與輪軌作用力、弓網(wǎng)振動在不同速度段對整車振動的影響。2. 掌握高速列車與地面復(fù)雜形貌下的氣流的流動現(xiàn)象以及渦流狀態(tài)，揭示單車通過隧道和隧道內(nèi)交會等情形下，不同時刻隧道內(nèi)氣動參數(shù)的分布與變化規(guī)律及壓縮波與膨脹波的傳播。3. 建立強側(cè)風(fēng)﹑隧道交匯等強氣流激擾下氣動載荷與車體振動及局部振動特性的關(guān)系；掌握高速列車蛇行運動失穩(wěn)特性（包括失穩(wěn)頻率和振動幅值）對運行平穩(wěn)性和安全性的影響規(guī)律；4. 發(fā)現(xiàn)超高速運行條件下輪軌接觸點軌跡/斑和輪軌蠕滑率/力的變化規(guī)律。輪軌表面粗糙度和輪軌材料的表面性能對輪軌黏著特性的影響規(guī)律曲線。單節(jié)車多輪對黏著同步控制策略和制動極限值。通過輪軌表面高能束流非均勻改性1:1臺架試驗研究，為線路實驗提供依據(jù)。5. 完成基于輪軌振動與載荷演化得到的高速列車運行穩(wěn)定性及運行平穩(wěn)性研究報告。完善利用輪軌激勵邊界條件與實車測量振動數(shù)據(jù)高速列車進行運行模態(tài)分析的方法；給出運行速度對列車動力響應(yīng)的影響規(guī)律。6. 通過實驗中的弓網(wǎng)振動特性，揭示接觸網(wǎng)波速的最佳利用率和利用極限；確定接觸網(wǎng)不平順、車體振動對弓網(wǎng)隨機振動特性的影響規(guī)律；給出合理的弓網(wǎng)流固耦合方式和加載方法；辨識非線性吊弦對弓網(wǎng)耦合振動特性的影響比重；建立強氣流場下電弧動態(tài)模型，揭示弓網(wǎng)電弧在不同氣流場下的形貌特征及等離子狀態(tài)；形成受電弓氣動特性試驗研究報告；形成接觸網(wǎng)振動及波動傳播試驗研究報告。7. 建立單一因素（氣動、輪軌、弓網(wǎng)）決定的高速列車極限速度模型。構(gòu)建各因素耦合條件下，滿足系統(tǒng)整體性能的高速列車技術(shù)極限速度研究模型。8. 發(fā)表學(xué)術(shù)論文~30篇；培養(yǎng)碩士研究生~20名，博士生~10名。第四年5. 通過時速500公里試驗列車線路試驗和數(shù)值模擬，分析時速500公里條件下的列車非定常流動及其導(dǎo)致的列車表面壓力周期性變化，研究列車各車廂氣動升力和橫向力大小、方向隨速度增加的變化規(guī)律。6. 完善理論分析，得到500km/h條件下輪軌黏著理論和試驗曲線；全面開展時速500公里條件下的輪軌黏著試驗、輪軌接觸表面形貌高能束流非均勻改性試驗及黏著控制試驗的實驗結(jié)果分析。7. 確定多弓受流狀態(tài)下的接觸網(wǎng)波動特征，揭示復(fù)雜波動源下接觸網(wǎng)振動波的傳播規(guī)律和干涉機制；揭示接觸網(wǎng)不平順、弓網(wǎng)設(shè)計參數(shù)和弓網(wǎng)接觸副廓型對弓網(wǎng)耦合振動及接觸壓力的影響規(guī)律；揭示弓網(wǎng)動態(tài)接觸壓力、接觸副廓型、弓網(wǎng)接觸斑形貌等對接觸電阻的影響規(guī)律；8. 將各種激擾在動力學(xué)模型中綜合考慮，發(fā)展流固耦合動力學(xué)分析模型，研究時速500公里條件下的高速列車整車動力學(xué)響應(yīng)特征。研究車體結(jié)構(gòu)在復(fù)雜氣動激擾力作用下局部結(jié)構(gòu)顫振、屈曲特性。1. 建立氣動載荷、輪軌振動與輪軌作用力、弓網(wǎng)振動對整車平穩(wěn)性及舒適性的影響的理論模型。2. 揭示列車各車廂氣動升力和橫向力大小、方向隨速度增加的變化規(guī)律。確定單列車通過隧道和隧道內(nèi)兩列車交會等情形下，不同列車和隧道參數(shù)對流場結(jié)構(gòu)與氣動參數(shù)的分布和變化規(guī)律的影響。3. 獲取輪軌﹑氣動等多種激擾下車體結(jié)構(gòu)振動及局部振動規(guī)律，闡明各激擾對振動的影響范圍；揭示時速500公里條件下的高速列車整車動力學(xué)演化規(guī)律。 4. 確定出時速500km條件下輪軌粗糙度安全容限，輪軌模態(tài)和噪聲輻射規(guī)律；超高速運行條件下，輪軌黏著特性曲線；三維條件下輪軌黏著特性曲線理論和試驗結(jié)果對比；多節(jié)車黏著控制和安全制動極限初步策略；探索輪式列車的速度極限。5. 揭示復(fù)雜波動源下接觸網(wǎng)振動波的傳播規(guī)律和干涉機制；確定軌道車體弓網(wǎng)系統(tǒng)間振動傳遞規(guī)律；揭示弓網(wǎng)設(shè)計參數(shù)、接觸副廓型對弓網(wǎng)接觸特性的影響規(guī)律；找出弓網(wǎng)接觸壓力、接觸副廓型、弓網(wǎng)接觸斑形貌與接觸電阻的關(guān)系；形成弓網(wǎng)受流性能線路試驗研究報告6. 提出在耦合條件下基于輪軌、弓網(wǎng)、流固三大耦合關(guān)系的高速列車技術(shù)極限速度的分析報告及理論模型。7. 發(fā)表學(xué)術(shù)論文~50篇；培養(yǎng)碩士研究生~30名，博士研究生~15名；申請專利12項。第五年7. 綜合分析線路實驗、動模型實驗和數(shù)值仿真等研究結(jié)果，分析時速500公里條件下的列車氣動效應(yīng)特征，建立列車隨速度變化的氣動效應(yīng)綜合分析體系；建立氣動效應(yīng)對高速列車運行安全性、平穩(wěn)性、舒適性及環(huán)境友好性的影響關(guān)系。8. 完成高速輪軌接觸行為和高速輪軌黏著的數(shù)值仿真。深入進行高速輪軌黏著試驗研究，得到考慮更多因素黏著規(guī)律曲線、動態(tài)安全/脫軌準(zhǔn)則。優(yōu)化高能束流非均勻改性輪軌表面接觸形貌試驗研究和黏著控制方法。9. 分析受電弓雙向運行的氣流差異、明線和隧道的氣流差異，以及不同氣流特征對弓網(wǎng)耦合振動和受流質(zhì)量的影響規(guī)律；掌握弓網(wǎng)帶弧受流的工作機理，研究電弧與接觸電阻之間的互相影響，進而揭示高速條件下弓網(wǎng)受流質(zhì)量的影響因素及規(guī)律。10. 在時速500公里條件下，研究車體在各種激擾下的振動規(guī)律，揭示局部結(jié)構(gòu)顫振、屈曲發(fā)生條件和機理，探討可能造成的結(jié)構(gòu)破壞程度，給出車體結(jié)構(gòu)和局部結(jié)構(gòu)在