This project aims to take advantage of the combining method of theoretical analysis, experimental study and numerical simulation, begin to consider blocking ratio and the air thermo-kinetic pipe angle, take the action of the hot pressing coupling of flow field into comprehensive consideration, the physical model and thermodynamics mathematical model of the object with character of the high-speed linear motion are established under the action of temperature-pressure coupling, conduct the further study on pneumatic heat mechanism and the law of mass and heat transfer in the operation process of evacuated tube transport system, determine the critical pressure blocking ratio and the critical aerodynamic heating blocking ratio, and on this basis, put forward the critical blocking ratio of the system, obtain the optimum operational states of system under the condition of different blocking ratio. In the precondition of ensuring safe and steady operation of system, this project can reduce the generation of pneumatic heat of system, divert the pneumatic heat which has been generated, balance the internal temperature field and pressure field of system. Further more, the project is from the view of the reduction of comprehensive energy consumption of the system, established the mathermatical model to describe the relationship of the system running speed, construction cost and iperation energy consumption, obtained the optimal operation parameters of the high-speed evacuated tube transport system under different system parameters, reduced the operating energy consumption, the purpose is to save energy and achieve high efficiency in the operation process of evacuated tube transport system further more.
本项目旨在利用理论分析、实验研究和数值模拟相结合的方法,从阻塞比和空气热动力学管道角度入手,综合考虑流场的热压耦合作用,建立在真空管道内热压耦合作用下的高速直线运动物体的物理模型和传热数学模型,深入研究真空管道高速系统中的气动生热及传热传质特性,确定系统临界压力阻塞比、临界气动热阻塞比,在此基础上提出系统临界最大阻塞比;获得不同阻塞比条件下系统的最佳运行工况,在确保系统平稳安全运行的前提下,减少系统气动热的生成,平衡系统内部的压力分布及温度分布。同时本项目从减少系统综合能耗的角度出发,建立描述系统运行速度、建设成本及运营能耗三者之间关系的数学模型,获得不同系统参数下的真空高速管道交通系统的最佳运行参数,减少系统运行过程中的运营能耗,使真空高速管道交通系统在运行过程中更加节能、高效。
本课题以真空管道交通系统为研究对象,以实验和数值模拟相结合的研究方法,分析和揭示真空管道高速系统运行过程中系统各部分所产生气动热的生热机理及传递规律,利用相似性准则建立和完善封闭等截面真空空间内长大物体物理模型,在此基础上建立管道中长大物体做高速准直线运动时与周围介质摩擦引起的气动生热及传热的热动力学模型,分析模型外表面温度场、真空管道内部温度分布、真空管道内外介质的换热进行模拟研究,分析高速运行模型在不同运行速度、真空度、阻塞比及模型外形等条件下的生热及传热规律,分析了系统湍动能场、熵层、以及热边界层效应,在相似理论的基础上,利用相似准则关联式对系统小比例模型的热压耦合场进行了研究;建立列车在真空管道中高速运行时的实验装置,对真空管道高速系统在热压耦合环境下,围绕阻塞比选择系统结构参数,设计阻塞比;在此基础上,从分析运行速度、阻塞比、真空度各自对系统运行能耗的影响入手,结合勒夏特列原理、帕累托最优等经济学理论,进而统筹研究三者对系统运行状态的影响,建立系统运行能耗关联式,设计不同系统参数下的最佳运行参数。
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数据更新时间:2023-05-31
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