肖程欢，鲁寨军

(1.中南大学轨道交通安全教育部重点实验室，湖南 长沙 410075； 2.轨道交通安全协同创新中心，湖南 长沙 410075)

为了确保高速列车运行过程中乘员的安全，需要对列车吸能材料的动态特性进行深入研究。高速撞击试验、实车碰撞试验可以较真实地反映材料的动态性能。气体炮是一种通用的加速装置，其原理是基于高压气体膨胀做功推动试验车运动，使试验车在极短的时间内获得较高的发射速度。目前中南大学所建的单级空气炮碰撞实验台(single stage air gun impact testbed, SSAGIT)主要由储气罐、加速段、泄压段和速度测控系统组成，可将质量为1 t的碰撞车加速至90 m/s。

在空气炮理论研究方面，一般是基于等熵流的膨胀做功理论估算投射物的运行速度[1-2]。需要特别指出的是，Seigel[3]和Sheppard[4]对单级气体炮无泄漏等熵膨胀的发射过程进行了详细的阐述。常用的空气炮投射物截面为圆形，而SSAGIT投射物截面为矩形，这种设计可有效避免碰撞车在加速过程中产生自旋[5]。为了减小摩擦阻力，大矩形截面的碰撞车与加速段内壁有一定的间隙，受此影响，实验结果比通用的速度估算结果小10%[4]。观察实验结果还发现，碰撞车离开加速段进入泄压段后速度仍在增加，碰撞速度与离开加速段的速度不同。

随着计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)非稳流仿真计算的发展，利用CFD原理并结合动网格理论及6DOF理论的应用[6]研究弹道发射过程已经成为一种有效的方法，并广泛应用于子弹、炮弹和导弹等武器发射过程或飞机投弹分离过程等领域[7-10]。……