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主题:高铁时速每提升10公里,能耗加倍? -- 沐右

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家园 拍拍脑袋

家园 这段是什么意思呢?

“从输入的电能到转化成推动列车“整体”向前开的运动能,这部分的转换效率与速度的关系”。

没有运动能的说法,你是说动量吗?电能转为动能的话,整体过程是守恒的,你说的转换效率一说,要么是热能,要么是传导摩擦力,或空气阻力之类的,不知你说的能量转化效率是哪一块?

家园 我找不到这本《京沪优化指南》,兄台要是看过的话不妨摘录

你google或者baidu一下"京沪优化指南",就会发现除了这个话题以外,根本就没有任何地方提到"京沪优化指南"——你怎么找到张曙光的原书的?

家园 这书有纸版的……

或者最简单的方法,您可以去bbs.ourail.com上讨论这个问题。那是个专业论坛。

家园 出学校的时间长了,说话不严密了

我是指输入电能的能推动列车前进的有效功率

家园 你怎么能肯定“摩擦阻力肯定也会随着速度增加而迅速增加”

这话要有依据的。汽车起步时功率要求大还是跑高速功率要求大啊。这显然不支持你这个论断。

还有,沐右的文章,说的很清楚,我们要抓的是主要矛盾,这个主要矛盾就是空气阻力。假设你证明耗散的热能增加了一倍,但是这部分只占到整体的1%,那增加几倍也没用啊。沐右已经论证过了,不管是平方项还是三次,四次方项,总之空气阻力是主导,其它都可以忽略。

家园 这本书我并没有看到过

不过网友提到这本书和这个公式,可信度很高。

有些其他的张曙光的书,里面应该也有类似的资料,

《京沪高速铁路系统优化研究》,这本书在百度文库和爱问上面都能下到pdf的。我粗略翻了一下,没有找到公式在什么地方,但是有阻力随速度变化的曲线,和公式做出的图是一致的。好些地方在讲如何优化气动外形,减小空气阻力。

《动车组系统动力学与结构可靠性》这本书里面肯定有,但是我找不到电子版的。

家园 《京沪高速铁路系统优化研究》上的牵引特性曲线是有的,但是

点看全图

从这个CRH3阻力曲线(P.43)来看,320公里/h向上每增加10公里/h阻力确实增加的没有这么多,实际上320公里/h时的阻力约是80kN,而380公里/h时的阻力约是100kN。根据经验公式,320公里/h时的阻力应是60kN,而380公里/h时的阻力约是84kN。有点不相符,所以我质疑这个公式的来历。

另一方面,这是从阻力的角度来说的。而那位“不愿具名的交通专家”说的是能耗。文章里说了一大堆,也都说的是阻力。但是,是不是至少应该论证一下阻力与能耗是线性相关?

"能耗正比于列车运行中受到的的阻力和速度的乘积"
如果不是的话,是不是还应该考虑电机的效率/功率因数,输电的损失等等其他因素?

这些都不考虑,仅仅凭借一个阻力就把专家说的“能耗”给偷换概念了,这样的文章的价值也不大吧?最起码,说服不了我。

家园 那你起码要论证空气阻力确实是主要矛盾

列车消耗的能量都是用在克服外在的摩擦力等阻力,保持列车的速度上
能耗正比于列车运行中受到的的阻力和速度的乘积
这句话就没有任何论证,实际上文章根本没有考虑到电机的功率因数和效率问题,输电损耗也没有提到——用你的话说,你是如何证明这些除了阻力外的其他损耗“只占到整体的1%”而不足为虑?

家园 基本物理学的知识告诉我们

单位时间里的能耗=阻力x速度

同样的路程,速度越快,时间越短,时间正比于1/v

所以,同样路程里面,能耗正比于阻力。这里不是偷换概念。

文章里面讨论的实际上是消耗在克服阻力上的能量,至于说电动机的效率,基本认为是不变的。如果你有电动机的效率随转速变化的资料,我乐意参考。

文章的目的是给出高铁运行中的阻力,进而推断克服阻力需要的能量。有没有价值,要看个人的理解了,见仁见智吧。

家园 固体间摩擦阻力不会随速度增加多少

损失功率随速度线性增加,但阻力本身没太大变化,这并不需要什么高深的工程知识

家园 难道高铁内部没有一个测能耗或者输出功率的仪表?

如果有这样一个测输出能量(具体名词不知道)的东东,实时监测一下不就得出结果来了嘛。没必要搞啥业余的理论计算。

或者更简单,在高铁内输入电能的地方按一个电表,连上记录仪,再和速度表同时记录,不就啥都清楚了。我相信这东东一定有,而且一定有记录和研究。直接去要就好了。

家园 能耗与阻力不是一个概念

阻力与速度平方成正比,能耗是阻力乘以速度,从而与速度三次方成正比。似乎中学物理讲过这个吧(指能耗是阻力乘以速度)?

按照这个原理,等于速度增加10%,能耗增加30%,“在320公里每小时能耗的基础上每提高10公里每小时,能耗增加一倍”也是不对的。

家园 你说的是单位时间能耗

或者叫做功率。但对交通来说,恐怕要算的是单位距离能耗。楼主既算了功率,也算了单位距离能耗。单位距离能耗,W=FS,因此和阻力成线性关系,与速度成平方关系。

家园 功率系统的最佳效率往往是在设计指标附近

如果CRH380的设计指标是380,那么就要把最佳效率点放在380附近,包括电机、逆变器、转向架等等所有的功率系统。除非有不可克服的技术障碍。但看CRH380能跑480+的数据来看,不大可能存在不可克服的技术障碍。因此CRH380在380附近至少效率不会太差。

再说,这种大功率的设备,效率都不可能太差。因为太差了,散热问题就把系统整个搞死了。所有损失的功率,可都要在系统的核心部件转化成热。CRH380没有看到装比其它系列车显著大的散热器,显然其效率不会比其它车差多少。

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