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探寻高铁和DF-17的秘密——工程科学学院工程管理专业同学赴力学所实验室参观学习

  • 赵远
  • 日期:2020-01-14
  • 326

    为了使工程科学学院的同学们了解我国在 “上天、入地、下海”的国家重大战略需求中的关键科学问题的进展和成果。1月8日,工程科学学院工程管理专业的近40位同学,在宋元涛老师袁慧老师的带领下,参观了在高铁和DF-17项目中扮演重要角色的实验研究中心,中科院力学所的实验室:先进轨道交通力学研究中心与高温气体动力学国家重点实验室。

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高温气体动力学国家重点实验室-JF12激波风洞参观:

    在力学所学长的带领下,同学们首先在参观了JF12激波风洞,JF12激波风洞项目于2008年1月启动,是财政部和中科院资助的,耗资4600万元的国家重大创新装备研制项目。担任着深化高超声速科技领域高端启动试验研究、支撑国家重大专项计划的重要任务。

    学长讲解说,风洞,其实就是人工产生气流冲击模型的实验装置,JF12激波风洞是目前全世界尺寸最大的风洞。它可以模拟高度在25-50公里,速度在5-9马赫的气流(9马赫,即9倍音速,约为3062米/秒或11025千米每小时)。这个速度是非常快的,如果我们乘坐普通航班从北京到纽约,大概需要13个小时的时间,但如果你是以9马赫的速度飞过去的话,只需要2个小时就可以到达。另外我们的风洞试验装置可以实现试验时间长达100ms,而对比日本的2ms,美国的30-40ms,是整整高出一代的存在。

    而用风洞实验的主要目的是获取真实物理条件下的不同外形不同材质物体的力学数据,这些数据,不仅可以进行各种研究,还可以提供给航天器材的设计者。这样,可以利用数据先直接进行原理性设计和模型实验,而后生产样机,再做少量的飞行试验来定型,可以节省大量的人力和物力资源。

     在讲了JF12的各种技术和实验之后,师兄带大家走到了最后一张海报前,给同学们介绍JF12获得的各种奖项,特别引人注意的是,JF12作为中国的高尖端设备,居然接收到了来自美国航空航天学会的奖项,甚至连美国国防部也连续4年在其对中国的分析报告中提到了JF12对中国宇航领域的研发影响,这足以证明其性能和成就是受到其它国家高度认可的。

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先进轨道交通力学研究中心-高速列车动模型实验平台参观:

    看完了JF12激波风洞,在师兄的带领下,同学们又继续参观了隔壁高速列车动模型实验平台,该平台是属于流固耦合系统力学重点实验室,曾在2015年获得过国家的科学进步奖的特等奖(京沪高速铁路工程整体获奖), 在高铁气动外型、噪声、安全方面有许多突出贡献。

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(这个小小的轨道就是模型车的加速轨道,可实现1:8模型的双向500公里的交会实验、隧道穿梭实验等)

高速列车动模型实验平台主要是用来验证和分析不同动车设计方案的性能和数据,以确定最佳的高铁动车设计方案。在高速列车在交会和穿梭隧道的时候,会产生非常大的气动压力或者阻力,如果不能提前实验分析并采取相关的应对方案,会对列车速度甚至列车安全产生很大的影响和威胁,所以有一个可以模拟真实物理情况的模型实验平台,对于发展我国高速列车是非常重要的。

20200108动车模拟轨道2

(望不尽的绵延,是科研团队日以继夜辛劳的伟大成果)

    为了达到实验目标,力学所的相关研究团队并没有采取常见的风洞装置来进行实验,因为风洞是通过实验气体在静止的物体模型周围流动而获取数据的,这种方式难以模拟高速列车特别关注的地面效应、明线交会、隧道通过和隧道会车等运行场景的情况。所以为了克服常规风洞的缺点,力学所针对高速列车研制的需求,克服重重困难,专门发展出这样的一个大型双向动模型空气动力学实验平台,是世界上独一无二的拥有完全自主知识和产权的高速列车动模型实验装置,它的研制成功,为我国高速列车空气动力学的基础研究和高速列车的研制奠定了必要的基础。

20200108合照

    在参观完两个实验室之后,同学们都非常的感慨,一方面为各位前辈和老师们的奋斗和奉献精神所感动,另一方面为祖国的日渐强大而骄傲和自豪。通过此次参观,同学们不仅开拓了视野,了解了我国重大战略需求中的关键科学问题的进展和成果,也让大家更加坚定了为祖国的明天添砖加瓦,共同实现中华民族的伟大复兴的决心!

 

摄影:王腾龙 、张瑞军

文:孙振亚

参考内容:

在地面做超声速飞行?那就要靠这个JF12激波风洞了!——科学大院   王柏懿 https://mp.weixin.qq.com/s/WVNF8ofpukNKXxKRXZlwsQ

力学所姜宗林获2016年度美国航空航天学会地面试验奖—— 中国科学院 http://www.cas.cn/rcjy/gz/201605/t20160523_4558208.shtml

流固耦合系统力学重点实验室——中国科学院力学研究所 http://lmfs.imech.cas.cn/sysgk/lsyg/

高速列车空气动力学实验的利器——漫步力学所  http://lxyd.imech.ac.cn/info/detail.asp?infono=19632