列车空气动力学作业题及答案
高速列车通过隧道时产生的空气动力学问题
。
边界层方法
03
对隧道和列车周围的流场进行精细建模，适用于研究列车与隧
道之间的相互作用。
实验研究方法
风洞实验
在风洞中模拟列车通过隧 道的情境，以观察和测量 列车和隧道周围的流场特 性。
实物模型实验
使用实际列车和隧道进行 实验，以测量和评估列车 通过隧道时的空气动力学 性能。
热线风速仪测量
用于测量列车和隧道之间 的局部风速和风压，以评 估空气动力学性能。
采用扁平车头设计，以减少空气阻力和压力波的 产生。
流线型车头设计
采用流线型车头设计，以降低空气阻力和涡流产 生。
优化车头形状
根据空气动力学原理，优化车头的形状，以降低 空气阻力和压力波的产生。
改善隧道内通风系统
加强隧道通风设施
加强隧道内的通风设施，如风机、通风口等，以加快空气流通和 减少压力波的产生。
02
隧道内空气流动的基本原理
流体动力学基础
01
02
03
流体的定义
流体是指可以流动的物质 ，包括液体和气体。
流体的性质
流体具有连续性、不可压 缩性和粘性。
流体的运动
流体的运动可以通过速度 、方向和加速度等参数来 描述。
隧道内空气流动的特点和规律
空气流动的驱动力
隧道内空气流动的驱动力主要包 括列车行驶时产生的压力波和空
目前，针对高速列车通过隧道时的空 气动力学问题，国内外学者提出了多 种数值模拟方法和实验模型，这些方 法为深入研究列车与隧道间的相互作 用提供了有力支持。
未来，随着计算流体力学、实验流体 力学等学科的发展，高速列车通过隧 道时的空气动力学问题研究将更加深 入，有望在列车设计、运行控制等方 面实现突破。同时，随着科技的发展 ，研究手段和方法也将不断创新和完 善，为解决实际问题提供更多选择和 支撑。
金属制品在高速列车中的空气动力学设计考核试卷
4.为了减少空气阻力，高速列车车头设计通常采用______型。（）
5.高速列车金属制品的耐腐蚀性可以通过______、______等方法提高。（）
6.在高速列车空气动力学设计中，______和______是两个重要的设计原则。（）
7.高速列车的金属制品在制造过程中需要考虑______、______等因素。（）
8.优化高速列车的______和______可以有效降低空气阻力。（）
9.高速列车金属制品的选用需要根据列车的______和______等因素来确定。（）
10.高速列车的空气动力学性能会受到______、______等因素的影响。（）
A.强度要求
B.重量限制
C.成本预算
D.舒适度
3.金属制品在高速列车中的应用能够带来以下哪些优势？（）
A.提高车体强度
B.降低车体重量
C.提高导电性
D.提高耐腐蚀性
4.以下哪些设计可以降低高速列车的空气阻力？（）
A.流线型车头
B.光滑的车身表面
C.减小车体尺寸
D.增加车轮数量
5.高速列车的空气动力学设计对以下哪些方面有益？（）
A.铝合金
B.钢铁
C.碳纤维
D.塑料
9.在高速列车空气动力学设计中，以下哪个因素对降低空气阻力贡献较小？（）
A.流线型设计
B.车身光滑度
C.车轮形状
D.列车长度
10.以下哪个因素会导致高速列车空气阻力增大？（）
A.速度增加
B.风速降低
C.高温环境
D.湿度增加
11.金属制品在高速列车中的应用，以下哪个选项是正确的？（）
空气动力学课后答案
空气动力学课后答案【篇一：空气动力学复习题】txt>第一章低速气流特性1．何谓连续介质？为什么要作这样的假设？2．何谓流场？举例说明定常流动与非定常流动有什么区别。
流场——流体所占居的空间。
定常流动——流体状态参数不随时间变化；非定常流动——流体状态参数随时间变化；3．何谓流管、流谱、流线谱？低速气流中，二维流谱有些什么特点？流线谱——由许多流线及涡流组成的反映流体流动全貌的图形。
流线——某一瞬间，凡处于该曲线上的流体微团的速度方向都与该曲线相应点的切线相重合。
流管——通过流场中任一闭合曲线上各点作流线，由这些流线所围成的管子。
二维流谱——1.在低速气流中，流谱形状由两个因素决定：物体剖面形状，物体在气流中的位置关系。
2.流线的间距小，流管细，气流受阻的地方流管变粗。
3.涡流大小决定于剖面形状和物体在气流中的关系位置。
4．写出不可压缩流体和可压缩流体一维定常流动的连续方程，这两个方程有什么不同？有什么联系？方程可变为：va=c（常数）气流速度与流管切面积成反比例。
方程可变为：适用于理想流体和粘性流体5．说明气体伯努利方程的物理意义和使用条件。
方程表达式: p?1?v2??gh?常量 21?v2?p0?常量2高度变化不大时，可略去重力影响，上式变为：p?即:静压+动压=全压 (p0相当于v=0时的静压)方程物理意义:空气在低速一维定常流动中，同一流管的各个截面上，静压与动压之和（全压）都相等。
由此可知，在同一流管中，流速快的地方，压力（p）小；流速慢的地方，压力（p）大。
方程应用条件1.气流是连续的、稳定的气流（一维定常流）；2.在流动中空气与外界没有能量交换；3.空气在流动中与接触物体没有摩擦或摩擦很小，可以忽略不计（理想流体）；4.空气密度随流速的变化可忽略不计（不可压流）。
图1-7 一翼剖面流谱p1+?v12=p2+?v22=p3+?v32v1a1=v2a2=v3a3v2=200米/秒p2=-3273675帕斯卡v3=83米/秒p3=445075帕斯卡7.何谓空气的粘性？空气为什么具有粘性？空气粘性——空气内部发生相对运动时，相邻两个运动速度不同的空气层相互牵扯的特性。
空气动力学试卷及答案
2020---2021学年第二学期《空气动力学》期末试卷一、选择题、多选（每空2.5共85分）1.空气的组成为: （）。
[单选题] *A. 78％氮，20％氢和2％其他气体B. 90％氧， 6％氮和4％其他气体C. 78％氮，21％氧和1％其他气体(正确答案)D. 21％氮，78％氧和1％其他气体2.空气的物理性质主要包括（）。
[单选题] *A.空气的粘性B.空气的压缩性C.空气的粘性和压缩性(正确答案)D.空气的可朔性3.绝对温度的零度是（）。
[单选题] *A. -273℉(正确答案)B. -273KC. -273℃D. 32℉4.32℉表示（）。
[单选题] *A. 0 ℃B.0 KC. -273.15 KD.273.15 K(正确答案)5.流体的粘性系数与温度之间的关系是（）。
[单选题] *A. 液体的粘性系数随温度的升高而增大。
B. 气体的粘性系数随温度的升高而增大。
(正确答案)C. 液体的粘性系数与温度无关。
D. 气体的粘性系数随温度的升高而降低。
6.(多选★)选出影响空气粘性力的主要因素（）。
*A. 空气清洁度B. 速度梯度(正确答案)C. 空气温度(正确答案)D. 相对湿度7.下列不是影响空气粘性的因素是（）。
[单选题] *A.空气的流动位置(正确答案)B.气流的流速C.空气的粘性系数D.与空气的接触面积8.(多选★)对于露点温度如下说法正确的是（）。
*A. 温度升高，露点温度也升高B. 相对湿度达到100％时的温度是露点温度 BC(正确答案)C. 露点温度下降，绝对湿度下降(正确答案)D. 露点温度下降，绝对湿度升高9.假设其他条件不变，空气湿度大（）。
[单选题] *A. 空气密度大，起飞滑跑距离长B. 空气密度小，起飞滑跑距离长(正确答案)C. 空气密度大，起飞滑跑距离短D. 空气密度小，起飞滑跑距离短10.对于音速，如下说法正确的是（）。
[单选题] *A. 只要空气密度大，音速就大B. 只要空气压力大，音速就大C. 只要空气温度高，音速就大(正确答案)D. 只要空气密度小．音速就大11.(多选★)对于音速，如下说法正确的是（）。
动车组技术第三次作业
《动车组技术》第三次作业班级：交通设备0902班学号：姓名：第一题：为什么动车组在高速运行时空气动力学问题那么突出？表现在那些方面。
答：动车组运行时的空气阻力主要由压差阻力、摩擦阻力、干扰阻力三个部分组成。
压差阻力是列车头部及尾部压力差所引起的阻力；摩擦阻力是由空气的粘性而引起的、作用于车体表面的剪切应力造成的阻力；干扰阻力是由车辆的突出物(如手柄、门窗、转向架、车体底架、悬挂设备、车顶设备、及车辆之间的连接风挡等)所引起的阻力。
空气阻力可以简略地用下面公式表示：式中Cx —空气阻力系数，ρ—空气密度，V —列车速度，A —列车横截面积。
由此公式可知空气阻力与速度的平方成正比，列车的速度增加将会引起空气阻力的大幅增加。
根据计算可以知道：速度为100km/h 时，空气阻力和机械阻力各占一半；速度提高到200km/h 时，空气阻力占70％，机械阻力只占30％；250km/h 速度平稳运行时，空气阻力约占列车总阻力的80～90％以上。
所以对于高速运行的动车组空气动力学问题十分突出。
第二题：在动车组头形设计中一般要注意那些问题？答：动车组的空气动力学性能与列车外形有着密切的关系，列车外形包括头部形状、车体截面外轮廓形状和车身外形，其中头车的流线型将直接影响到整个列车的空气动力学性能，好的头型设计可以有效地减少运行空气阻力、列车交会压力波、站台上的列车风、车尾的摇摆等问题。
列车头型设计必须考虑到头部的空气阻力系数和列车头部的长A V C R x 221ρ=细比（车头鼻型部分长度与车头后部圆柱体部分截面半径之比）。
头、尾车阻力系数与流线型头部长细比直接有关，高速列车的长细比一般要求到3左右或更大。
细尖的车头头型不仅可以减少阻力，还有利于减少回车时的压力波。
因此，增加流线型头部长度，可以有效地改善列车的空气动力学性能。
关于列车阻力的一些概念：随着流线型头部长度增长（其他条件相同）阻力降低；纵剖面轮廓线上凸比下凹的前端空气阻力小。
最新铁道车辆系统动力学作业及试题答案
作业题1、车辆动力学的具体内容是研究车辆及其主要零部件在各种运用情况下，特别是在高速运行时的位移、加速度和由此而产生的动作用力。
2、车辆系统动力学目的在于解决下列主要问题：①确定车辆在线路上安全运行的条件；②研究车辆悬挂装置和牵引缓冲装置的结构、参数和性能对振动及动载荷传递的影响，并为这些装置提供设计依据，以保证车辆高速、安全和平稳地运行；③确定动载荷的特征，为计算车辆动作用力提供依据。
3、铁路车辆在线路上运行时，构成一个极其复杂的具有多自由度的振动系统。
4、动力学性能归根结底都是车辆运行过程中的振动性能。
5、线路不平顺不是一个确定量，它因时因地而有不同值，它的变化规律是随机的，具有统计规律，因而称为随机不平顺。
（1）水平不平顺；（2）轨距不平顺；（3）高低不平顺；（4）方向不平顺。
6、车轮半径越大、踏面斜度越小，蛇行运动的波长越长，即蛇行运动越平缓。
7、自由振动的振幅，振幅大小取决于车辆振动的初始条件：初始位移和初始速度（振动频率）。
8、转向架设计中，往往把车辆悬挂的静挠度大小作为一项重要技术指标。
9、具有变摩擦减振器的车辆，当振动停止时车体的停止位置不是一个点，而是一个停滞区。
10、在无阻尼的情况下共振时振幅随着时间增加，共振时间越长，车辆的振幅也越来越大，一直到弹簧全压缩和产生刚性冲击。
11、出现共振时的车辆运行速度称为共振临界速度12、在车辆设计时一定要尽可能避免激振频率与自振频率接近，避免出现共振。
13、弹簧簧条之间要留较大的间距以避免在振动过程中簧条接触而出现刚性冲击14、两线完全重叠时，摩擦阻力功与激振力功在任何振幅条件下均相等。
15、在机车车辆动力学研究中，把车体、转向架构架（侧架）、轮对等基本部件近似地视为刚性体，只有在研究车辆各部件的结构弹性振动时，才把他们视为弹性体。
16、簧上质量：车辆支持在弹性元件上的零部件，车体（包括载重）及摇枕质量17、簧下质量：车辆中与钢轨直接刚性接触的质量，如轮对、轴箱装置和侧架，客车转向架构架，一般是簧上质量。
列车空气动力学作业题及答案
《列车空气动力学》随堂作业及答案：1.空气动力学中所研究的运动流体范围分为几个区段？答：空气动力学中所研究的运动流体范围用马赫数表示，一般分为5个区段：1）低速流Ma<0.3（V=102m/s—367km/h）2）亚音速流0.3<=Ma<0.8（V=272m/s—979km/h）3）跨音速流0.8<=Ma<1.4(V=476m/s—1714km/h) 4)超音速流1.4<=Ma<5(V=1700m/s—6120km/h) 5)高超音速流Ma>=52.列车空气动力学主要研究的内容包括哪些？答：1）不同运行环境下高速绕过列车流动的空气作用于列车上的空气动力、力矩及其产生的机理；2）不同运行环境下高速列车引发的空气动力问题对周围环境影响的规律；3）降低列车空气动力效应的措施。
3.列车空气动力学试验方法主要有哪些？答：列车空气动力学试验方法主要有：实车试验、模拟试验、等。
4.列车空气动力学数值计算方法的网格生成技术中网格分类有哪些种类？答：网格分类为：结构网格、非结构网格和混合网格。
5.什么是流线型形状？答：能使流场绕三维物体外表面顺畅流动，在交界面处不产生或基本不产生流动分离现象的三维物体形状，即自然地空气流动形状。
6.完全气体的状态方程是什么？（解释每项表示的含义）答：p=RρT; p—气体压力；R---气体常数；ρ---空气密度；T---绝对温度。
7. 列出我国《铁路主要技术政策》中会车侧墙间距规定的内容？答：200km/h时，线间距≥4.4m；250km/h时，线间距≥4.6m；300km/h时，线间距≥4.8m；350km/h 时，线间距≥5.0m。
8.动车组通过隧道时的表面压力的特点是什么？答：，将引起隧道内空气压力急剧波动，因此列车表面上各处的压力也呈快速大幅度变动状况，完全不同于在明线上的表面压力分布。
9.列车在隧道中运行时车内压力变化要求值是多少？答：车内压力波动不超过1000Pa，气压变化率不大于200Pa/s。
北航空气动力学期末考试题及答案
北航空气动力学期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 以下哪项不是流体的基本属性？A. 质量B. 温度C. 密度D. 粘性答案：A2. 流体静压与流体的哪个物理量无关？A. 密度B. 重力加速度C. 速度D. 高度答案：C3. 流体流动中，流线与等速线的关系是什么？A. 流线与等速线重合B. 流线与等速线垂直C. 流线与等速线平行D. 流线与等速线相交答案：B4. 根据伯努利方程，流体流速增加时，其压力如何变化？A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 先增加后减少答案：B5. 马赫数是如何定义的？A. 速度与声速的比值B. 速度与光速的比值C. 速度与重力加速度的比值D. 速度与流体密度的比值答案：A二、填空题（每题2分，共10分）1. 流体的连续性方程表明，在不可压缩流体中，流速与截面积成________关系。
答案：反比2. 当流体的雷诺数小于2300时，流体流动处于________状态。
答案：层流3. 在流体力学中，马赫锥是用于描述________现象的几何图形。
答案：激波4. 根据牛顿第二定律，作用在流体上的力等于流体质量与________的乘积。
答案：加速度5. 流体的粘性系数μ与流体的________成正比。
答案：温度三、简答题（每题10分，共20分）1. 简述流体的粘性对流动的影响。
答案：流体的粘性对流动的影响主要体现在边界层的形成和流动的阻力上。
粘性较大的流体在流动时会在固体表面附近形成边界层，边界层内流体速度梯度较大，导致能量损失和阻力增加。
同时，粘性还会影响流体的层流和湍流状态，粘性较大的流体更容易维持层流状态，而粘性较小的流体则容易形成湍流。
2. 描述伯努利方程的物理意义及其在航空中的应用。
答案：伯努利方程描述了流体在流动过程中能量守恒的物理现象，即流体的总能量（包括动能、势能和压力能）在流动过程中保持不变。
在航空中，伯努利方程被用于解释和计算飞机机翼的升力。
根据伯努利方程，机翼上方的流速快于下方，导致上方压力低于下方，从而产生升力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《列车空气动力学》随堂作业及答案：
1.空气动力学中所研究的运动流体范围分为几个区段
答：空气动力学中所研究的运动流体范围用马赫数表示，一般分为5个区段：1）低速流Ma<（V=102m/s—367km/h）2）亚音速流<=Ma<（V=272m/s—979km/h）3）跨音速流
<=Ma<(V=476m/s—1714km/h) 4)超音速流<=Ma<5(V=1700m/s—6120km/h) 5)高超音速流Ma>=5
2.列车空气动力学主要研究的内容包括哪些
答：1）不同运行环境下高速绕过列车流动的空气作用于列车上的空气动力、力矩及其产生的机理；2）不同运行环境下高速列车引发的空气动力问题对周围环境影响的规律；3）降低列车空气动力效应的措施。
3.列车空气动力学试验方法主要有哪些
答：列车空气动力学试验方法主要有：实车试验、模拟试验、等。
4.列车空气动力学数值计算方法的网格生成技术中网格分类有哪些种类
答：网格分类为：结构网格、非结构网格和混合网格。
5.什么是流线型形状
答：能使流场绕三维物体外表面顺畅流动，在交界面处不产生或基本不产生流动分离现象的三维物体形状，即自然地空气流动形状。
6.完全气体的状态方程是什么（解释每项表示的含义）
答：p=RρT; p—气体压力；R---气体常数；ρ---空气密度；T---绝对温度。
7. 列出我国《铁路主要技术政策》中会车侧墙间距规定的内容
答：200km/h时，线间距≥4.4m；250km/h时，线间距≥4.6m；300km/h时，线间距≥4.8m；350km/h时，线间距≥5.0m。
8.动车组通过隧道时的表面压力的特点是什么
答：，将引起隧道内空气压力急剧波动，因此列车表面上各处的压力也呈快速大幅度变动状况，完全不同于在明线上的表面压力分布。
9.列车在隧道中运行时车内压力变化要求值是多少
答：车内压力波动不超过1000Pa，气压变化率不大于200Pa/s。
10.考虑到列车通过隧道时的压力，对隧道截面面积要求值
答：普通铁路： 30m2 ；
高速铁路：日本 64m2 ;德国 94m2 ;法国 100m2;中国高速铁路拟选 100m2。
11.与列车交会空气压力波有关的列车交会速度工况有哪几种
答：主要有：列车静止交会、列车等速交会、列车不等速交会等三种工况。
12.动车组头部流线化设计包括哪些
答：1）头部纵向对称面上的外形轮廓线设计；2）俯视图最大轮廓线形设计；3）头部外形与车身外形过渡；
13. 解释：空气比容、空气弹性模数E
答：空气弹性模数E：空气压强增量ρ∆与空气单位比容增量Cν之比
空气比容:单位空气质量所占有的容积，即Cν=1/ρ。
14. 列车空气阻力定义是什么
答：列车运行时的表面压力和切应力沿列车运动方向形成的合力，即列车空气压差阻力和列车空气摩擦阻力之和。
15. 解释列车空气升力的定义
答：列车运行时的车辆表面压力和切应力沿垂直向上方向形成的合力，即沿垂直方向的车辆表面空气摩擦升力和压差升力之和。
16. 列车表面空气压力与表示方法是什么
答：列车是在大气环境下贴地运行的长大物体，其经过线路空间存在的空气介质必然会被列车排挤开，以便列车通过，从而在列车表面产生沿法线方向的压力。
表示为：p b=p-p∞; p b表示列车表面空气压力（Pa）,p表示列车表面静压（Pa），p∞表示参考大气压（Pa）。
17.列车会车时压力波对乘客的影响有哪些
答：高速列车在会车时，特别是在隧道内会车时，车体表面将受到正负数千帕的瞬时压力变化。
压力波动传递到车厢内，旅客会感到不舒适，轻者压迫耳膜，重则头晕恶心，甚至造成耳膜破裂。
18. 列车空气阻力主要由哪三部分组成
答：答：一是头部及尾部压力差所引起的阻力，成为“压差阻力”；二是由于空气粘性而引起
的作用于车体表面的剪切应力所造成的阻力，成为“摩擦阻力”；三是干扰车辆光滑表面的突
出物所引起的阻力，成为“干扰阻力”。
19. 会车压力波幅值的影响因素有哪些
答：1）随着会车列车速度的大幅度提高，会车引起的压力波的强度将急剧增大。
2）会车压力波幅值随着头部长细比的增大而近似线性地显着减小。
3）会车压力波幅值随会车列车内侧墙间距增大而显着减小，但减小的幅度随会车内侧距离增大而逐渐减小
4）会车压力幅值随会车长度增大而近似呈线性地明显增大
5）经验计算公式表明，会车压力波近似地与（u1+u2/8）^2（u1为通过车速度，u2为观测车速度）成正比。
20. 对车辆密封性要求有哪些
答：1）整车落成后的密封性能要求达到车内外压力差从3600Pa降至1350Pa的时间大于
18s；2）车体结构的内外压力差从3600Pa降至1350Pa须大于36s；3）组成后的车窗、车门、风挡应能在 4000Pa的气动载荷的作用下保持良好的密封性，对空调通风装置、供排水和卫生系统等也有一定密封性要求。
21. 目前气压变化环境下人体舒适度（车厢内空气压力允许变化率标准）评价有哪两种方法
答：（1）一种是从压力变化幅值和压力变化率两个指标来进行评估，如日本、德国等；（2）另一种是考核某一时间段内的压力变化幅值，如英国、美国等，这一时间段是根据人耳对外界气压变化完成自我调整所需时间来确定的，考虑了人体生理的需求，因此，已被大多数国家所采用。
我国尚未制定该标准。
22．列车模型压力分布测量是什么其目的什么
答：模型压力分布测量通常又叫侧压实验，其目的是测量车辆模型及部件等表面的压力分布，为车辆及其部件结构强度计算提供压力载荷；为研究车辆流动性能提供数据，是验证数值计算方法是否准确的一个重要手段。
23.大风环境下列车空气动力特性研究方法主要有哪些
答：主要有：实车试验，风洞试验，数值模拟计算，理论分析等。
24.列车动模型试验装置分类有哪些
答：浅水槽模型试验装置、沿钢丝滑行动模型试验装置、大型动模型试验装置
（完）。