荷兰要造管道磁悬浮试验线

xlan1976

冰蚁 发表于 2017-10-18 05:08
; \8 J+ _! t: V) E% b2 ^似乎还是要流线型。否则根据仿真，表面容易过热。有人认为musk的那个车体原始方案太方了。
# h! E$ P. y3 W
; J% |3 L  u; {3 j, r. ~& d ...

这个图就是个示意图吧，真要搞外形设计肯定是重中之重。

冰蚁

xlan1976 发表于 2017-10-17 23:27
* B. c& b! V+ S1 o8 S5 S# ]& j我在网上找到一篇NASA的关于管道中心体超音速进气道的研究文章https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi. ...

  A1 p- i9 n  M" q; `5 V
% a# |& x+ E4 g" `musk 要的速度就是700mph。300mph是近期实验目标。300mph也基本是露天高速磁悬浮的速度。他在proposal里说的规避那个极限需要的极高速（really really fast)是指 several thousand miles per hour。非常明确的。

冰蚁

xlan1976 发表于 2017-10-17 23:30
这个图就是个示意图吧，真要搞外形设计肯定是重中之重。

那肯定，全世界上百个组都在搞这个玩意儿。现在的竞赛都是车体。musk 就提供一根管道给这些组比赛。

xlan1976

冰蚁 发表于 2017-10-18 12:40
musk 要的速度就是700mph。300mph是近期实验目标。300mph也基本是露天告诉磁悬浮的速度。他在proposal里 ...

700mph的话，正好是这个limit适用的范围，怎么设计就有各种脑洞可开了。
several thousand miles per hour就是指的超音速和高超音速嘛，跟我说的不矛盾。

冰蚁

xlan1976 发表于 2017-10-17 23:45
700mph的话，正好是这个limit适用的范围，怎么设计就有各种脑洞可开了。
several thousand miles per hou ...

9 I- P: v8 `8 Y. b8 j. k# b我认为局部激波问题也不大。激波应主要作用在轨道上面。musk的想法是通过前端风扇压缩，然后向下排形成气垫，并通过这个气垫通道把空气导向后方。激波最大可能是在那个V字形轨道上。而这个轨道的主受力点是在桩子上，不是管道上。还有要么就是头部的风扇那里。那就直接在车体内解决掉了激波。

xlan1976

冰蚁 发表于 2017-10-18 12:52
我认为局部激波问题也不大。激波应主要作用在轨道上面。musk的想法是通过前端风扇压缩，然后向下排形成气 ...

如果车体跟管道间是密封的，车体前端全部气体流过风扇，就会像你说的这样。但车体如果跟管道间不是密封的，不能保证全部气流经过风扇，就会有影响，影响有多大要看具体设计。
+ w, D3 z2 R. L4 E* n$ n另外，如果是车体前端全部气体流过风扇，风扇进口处必须是亚音速气流，不然超过当前技术设计能力了，因此进气道设计是重要的，不过700mph的话，普通的亚音速皮托管式进气道应该就可以了，虽然难免在进气道前面出现正激波，但在M<1.5的情况下还可以接受，至少对飞机是这样。其实如果采用超音速进气道，通过一系列斜激波来将气流减速为亚音速流的话，我觉得这个方式在低真空度的情况下实现一定范围的超音速也是可以的。

冰蚁

xlan1976 发表于 2017-10-18 00:04
如果车体跟管道间是密封的，车体前端全部气体流过风扇，就会像你说的这样。但车体如果跟管道间不是密封的 ...

9 @) v, w2 s8 n# T  U# Y# @6 J有道理。看最近实验会不会再有突破吧。

xlan1976

冰蚁 发表于 2017-10-18 13:25
有道理。看最近实验会不会再有突破吧。

其实我有个设想，干嘛非要用风扇压缩呢，直接弄个涡轮不就完了，这样让气流吹动涡轮，也就不需要复杂的进气道设计了，而气流本身肯定会减速，减速成亚音速流，也就没那么多问题了。涡轮还可以提供个轴输出做点啥有用的事。
( v; V! I; ~; O2 X. b后来又想了下，这样的话，涡轮出口的气流压力是不会太高的，可能当不了气垫使了。所以究竟是弄个风扇压缩一下用来当气垫好，还是弄个涡轮直接吹有轴输出划算，可能还是得看计算和实验结果。

冰蚁

xlan1976 发表于 2017-10-18 00:28
其实我有个设想，干嘛非要用风扇压缩呢，直接弄个涡轮不就完了，这样让气流吹动涡轮，也就不需要复杂的进 ...

" T# m# @6 t  F+ L$ c原文是 electric compressor fan。我认为他还是为了经济性。他想要那层气垫足够强。这样整个轨道不需要全部敷设直线电机，而是一段一段的。也节省车体以及管道使用的电力。另外电力涡轮现在有了吗？

lionliy

xlan1976 发表于 2017-10-17 23:27
/ ~) x9 l$ A( n, O我在网上找到一篇NASA的关于管道中心体超音速进气道的研究文章https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi. ...

看了一下paper，看来你还是没有意识到飞机发动机进气道和管道运输之间的差别。
2 M6 t% y! V; Y5 Z/ e
飞机发动机进气道阻塞了就阻塞了。激波也完全可以解决，不会有什么损害。 多余的气流从进气道外绕流过去就是了。  管道运输的则要更复杂。压气机吸收不了的气流必须要从车厢和管道之间的间隙（也可以理解为一根管子） 流到后方。 这个外流管道由于一部分是运动的壁面（车厢） ，一部分是静止的壁面（管壁）， 不能直接套用Kantrowitz limit。  但它有一个极限状况可以帮助你理解这整个系统（压气机管道加外流管道）在一定范围高速工况下是有速度上限的。   
- M. x: Z2 _# }9 ~8 u5 L1 q! G
: |2 V7 x( t$ x: q当车厢截面几乎等于管道截面的时候（压气机管道在车厢内通过），外流管道截面积为零（对飞机发动机来说外流通道截面积是无穷大）。一旦压气机管道阻塞， 流量受限，气体就会在车头积累起来。  这是一个难过的坎。不是解决了压气机管道内激波问题就能绕过去的。
  S+ V) I6 P7 a9 ?/ I# N
外流管道截面积不为零时，如果车厢外形设计不合理，不仅要考虑外流管道流动阻塞问题，还要考虑激波对hyperloop 管壁的损害问题。  
% w& M- u/ `/ x
/ [3 T, M5 P6 [' A( r) @Hyperloop 实验外有大量数值模拟。NS方程范围内的，偏离连续性假设状况下的，各种速度范围...  马一龙的提案只能简略写些ppt内容罢了。 国内既然敢提4000KM/H的方案，没准对进一步降低压力有什么别人不知道的信息。

xlan1976

冰蚁 发表于 2017-10-18 13:40
5 q; n& u4 R8 Z& b& I; H0 b原文是 electric compressor fan。我认为他还是为了经济性。他想要那层气垫足够强。这样整个轨道不需要全 ...

/ O$ W2 p. ~+ p那还是弄个风扇看起来更好一些。
电力涡轮是指用涡轮发电吗？这个。。我对这方面不太了解，不过我设想的那个涡轮的轴输出应该不会太高，转化成电能可能也没有太多。。

xlan1976

lionliy 发表于 2017-10-18 14:30
% X* b% W: N: l& J( Y$ }9 [看了一下paper，看来你还是没有意识到飞机发动机进气道和管道运输之间的差别。
) Z6 x: \, p, u7 S* ]" `0 f
2 D4 U, z# Q0 r! ^7 i飞机发动机进气道阻塞了 ...

你在说啥啊？进气道堵塞？如果进气道都堵了，发动机都不能工作了，飞机还咋飞啊？怎么可能会有允许进气道堵塞的设计？你能找到一个飞机进气道堵塞的例子？如果没有，那啥叫“一旦压气机管道阻塞， 流量受限，气体就会在车头积累起来。  这是一个难过的坎。”？
7 c2 j) n5 v7 O$ M; r* @  QKantrowitz limit说的是流体从高亚音速到音速的变化，它的适用上限自然就是音速，超过音速就是另一回事了，但并不代表运动物体本身不能超过音速，只是超过音速需要用其它的概念和方法解释。
% r1 j- l. \; a: ]. A" r马斯克的这个管道高铁的每一种设计当然是有适用的速度范围的，飞机设计也是如此啊，每一种进气道设计也是有适用的速度范围的，我有说过有那种设计是从低速到高超音速包打天下的吗？但这并不是说所有的设计方式都有一个共有的速度限制，不同的速度范围有不同的主要问题需要解决，解决了就是适用这一速度范围，但就不适用与其它的速度范围了。

冰蚁

xlan1976 发表于 2017-10-18 00:28
其实我有个设想，干嘛非要用风扇压缩呢，直接弄个涡轮不就完了，这样让气流吹动涡轮，也就不需要复杂的进 ...

musk 的 electric compressor fan 在其计划书里是这么描述 （其中的一种）：

Hyperloop Passenger Capsule
' I8 b( J, P: E- ?1.  Tube  air  is  compressed  with  a  compression  ratio  of  20:1  via  an  axial compressor.
2.  Up to 60% of this air is bypassed:
0 [5 @% ]4 w6 t' y$ C" K( Na.  The air travels via a narrow tube near bottom of the capsule to the tail.
: d; D( n* r- z* j2 Nb.  A nozzle at the tail expands the flow generating thrust to mitigate some of the small amounts of aerodynamic and bearing drag.
7 A* L. _! q& m( |3.  Up to 0.44 lb/s (0.2 kg/s) of air is cooled and compressed an additional 5.2:1 for the passenger version with additional cooling afterward.
a.  This air is stored in onboard composite overwrap pressure vessels.
3 P' R( o( d" `' u2 r) q4 g4 ~b.  The  stored  air  is  eventually  consumed  by  the  air  bearings  to maintain distance between the capsule and tube walls.
4.  An onboard water tank is used for cooling of the air.
a.  Water is pumped at 0.30 lb/s (0.14 kg/s) through two intercoolers (639 lb or 290 kg total mass of coolant).
b.  The steam is stored onboard until reaching the station.
1 X# i' |% p4 R; U" R! F. Ic.  Water and steam tanks are changed automatically at each stop.
* W# c, I$ Y1 Q5.  The  compressor  is  powered  by  a  436  hp  (325  kW)  onboard  electric motor:
a.  The  motor  has  an  estimated  mass  of  372  lb  (169  kg),  which includes power electronics.
  v1 i8 T; [& |5 O1 l# ab.  An estimated 3,400 lb (1,500 kg) of batteries provides 45 minutes of  onboard compressor  power,  which is  more  than  sufficient for the travel time with added reserve backup power.
! D% A" R4 T+ P  D/ C( \' M) q' Ic.  Onboard  batteries  are  changed  at each  stop  and charged at  the stations.

xlan1976

冰蚁 发表于 2017-10-18 19:56
musk 的 electric compressor fan 在其计划书里是这么描述 （其中的一种）：

  w/ v5 u( ?% [" r) a% a+ WHyperloop Passenger Capsu ...

我说的涡轮就是用进入涡轮管道的来自车体前的气流驱动的，不用电驱动。气流吹动涡轮，涡轮提供一个轴输出，当然了，这个轴输出应该没多大。。
: B9 Z5 G- K0 ]; ]嗯，这个方案的意思应该是基本所有前部气流都进入风扇涵道，60%通过风扇后面的喷管直接排出，提供推力来抵偿一小部分阻力。剩下的应该是再经过一次压缩和冷却之后再去用作车体和管壁间的气垫（the  air  bearings  to maintain distance between the capsule and tube walls），冷却采用液冷的方式，风扇用电驱动，供电的电池和冷却液每次过站更换。
从这个看，应该是在风扇后面分内外涵道，外涵直接排出，内涵再经过一级轴流式压气机进入冷却组件，风扇和后面一级压气机同轴由电驱动。

lionliy

xlan1976 发表于 2017-10-18 02:43
; _+ A  l3 v" D, d4 \( H2 ~你在说啥啊？进气道堵塞？如果进气道都堵了，发动机都不能工作了，飞机还咋飞啊？怎么可能会有允许进气道 ...

哈哈，进气道气流阻塞掉下来的飞机可不是一架两架。 你不是这么设计的可不代表这不发生。
. R6 R1 _9 b4 j6 B' J& H
进气道阻塞时，飞机发动机前方来流有多少成为绕流 ？如果这台发动机是在管子运动里是什么状况。管道运输，速度到达Kantrowitz limit后再提速会发生什么事？   

进气道阻塞后提高质量流量的方式只能是提高前端压力，这在飞机发动机和管道运输压气机上分别是什么状况？管道运输,气流通道总横截面积可有一大段近乎是常数,无法变动。
0 I: b" F+ ^9 x  [$ ~3 v
把学到的知识综合起来才能分清楚各类限制的属性和难度是什么。 什么条件下才可以突破。你得知道“另一回事”是怎么一回事才行。

xlan1976

lionliy 发表于 2017-10-18 22:40
哈哈，进气道气流阻塞掉下来的飞机可不是一架两架。 你不是这么设计的可不代表这不发生。
4 L6 b4 I% V/ a1 n' F6 a; r
进气道阻塞时 ...

"进气道气流阻塞掉下来的飞机可不是一架两架"?给举个例子来听听？
& ^8 T; P9 o) }2 Z; |你根本就不清楚这个阻塞指的是啥，也不知道这个Kantrowitz limit是啥意思。。
当气流在喉部达到音速之后如何加速到超音速？当然是通过扩张的流道啊，最基本的超音速空气动力学常识。。

lionliy

xlan1976 发表于 2017-10-18 09:49
* _: B' ^- f3 _/ i- p( X1 V3 T"进气道气流阻塞掉下来的飞机可不是一架两架"?给举个例子来听听？
你根本就不清楚这个阻塞指的是 ...

"管道运输,气流通道总横截面积可有一大段近乎是常数,无法变动。"   你没有这个条件
6 F' r& q" m0 j9 K0 m5 S
9 D" Y! Z  q) G; D# _连这个词都是我告诉你的， 你这么说就是揣测了。

& S& ~6 L8 Y9 m0 W  ]/ ~% h* v+ N9 i你的问题是有了把锤子，就要把所有问题当钉子来处理。
- q. ]$ A, d$ x( F; r$ D
& m' j1 D1 X# |, J- t

xlan1976

lionliy 发表于 2017-10-18 22:54
+ }" b$ z/ i  h) H"管道运输,气流通道总横截面积可有一大段近乎是常数,无法变动。"   你没有这个条件

连这个词都是我告诉 ...

咱们讨论的不是空气动力学的问题吗？那我不用空气动力学的锤子敲，还拿什么敲？

lionliy

xlan1976 发表于 2017-10-18 10:01
咱们讨论的不是空气动力学的问题吗？那我不用空气动力学的锤子敲，还拿什么敲？ ...

8 C! N, `' T- a: J5 j$ ~  D3 A  Z倒.    那咱们就到此为止吧，不歪楼了。

晨枫

xlan1976 发表于 2017-10-17 23:04
, d+ }7 o1 T9 E# s) s如果车体跟管道间是密封的，车体前端全部气体流过风扇，就会像你说的这样。但车体如果跟管道间不是密封的 ...

要是走进气道设计的路子的话，这里的麻烦大了。首先不能用外激波设计，只能用内激波设计，但内激波有启动问题……