低真空管道列车表面压力变化规律研究

既有高速铁路进一步提速受限,构建低真空管道运行超高速列车的发展趋势日益明显。运用滑移网格技术,建立动车组列车和低真空管道的三维耦合模型,考虑管道气体的瞬态压缩效应,分析低真空管道横截面积、动车组列车运行速度、管道环境温度和环境压力对车体表面压力的影响。研究表明,低真空管道横截面积、动车组列车运行速度、管道环境温度和环境压力不变时,测点的压力沿着车身长度方向基本不变;同一横断面测点的压力也基本相等。头车、中间车和尾车的车体表面压力幅值与列车运行速度的2.2次方成正比,与低真空管道横截面积成线性递减关系,与环境压力成线性递增关系,基本不受环境温度影响;列车运行速度越高,低真空管道横截面积越小,环境压力越大,列车运行时产生的车体表面压力波动幅值越大。     

高精度参数估计问题

对高精度参数的估计问题进行了研究.在观测数据无误差的情况下,将微分方程组转化为线性方程组,利用矩阵的奇异值分解给出了参数的最优解.在有观测数据误差的情况下,采用高斯-牛顿迭代法进行求解,给出了改进的高斯-牛顿法和阻尼最小二乘算法;通过灰色估计法给出了模型的初始解,通过微分方程数值解法计算模型迭代过程中误差和偏导数.最后,通过对迭代过程中的状态变量引入误差项,导出了基于总体最小二乘的高斯-牛顿迭代法,从系统的角度解决了观测时间有误差下的参数估计问题.     

真空管道交通列车外流场仿真算法分析

列车运行阻力激增、气动噪声加剧和横向运行失稳等问题严重影响既有高速铁路的进一步提速,构建真空运营环境可以有效解决这些问题。基于有限密闭空间的真空空气动力学数学理论、仿真和试验分析,建立三维静态和动态模型,对四种算法进行系统的对比分析,得出真空管道交通列车外流场仿真算法的合理性设置。研究表明,列车和管道中间气体的三维效应、压缩效应和非定常效应对列车外流场影响显著。研究结果为真空管道交通仿真分析提供理论依据.     

螺旋相位调制型轨道角动量光束倍频及传播特性

通过分析螺旋相位调制型携带轨道角动量(OAM)光场的传播演化特性,提出一种以该光场演化波源为对象进行非线性效应研究的新途径。基于三波耦合模型和柯林斯路径积分理论,得到以OAM演化波源为基频光的二次谐波光场及衍射传播解析表达式。采用飞秒钛宝石激光器,基于4f相干成像系统,将OAM演化波源成像于倍频晶体处,实验研究了该波源产生的二次谐波的传播特性,测量了不同阶数OAM波源的倍频输出功率,并与演化后的OAM模式倍频结果进行了比较。研究表明,以演化波源附近为非线性作用区有望解决高维OAM模式光斑过大,以及光场交叠性不好导致的非线性效率低等问题,这也为高维OAM光场实现高效率非线性调控提供了重要依据。