鐵路空調(diào)客車內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值分析.pdf

1、隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的發(fā)展以及人們對(duì)物質(zhì)生活要求的日益提高，高速、舒適的現(xiàn)代化列車將成為鐵路客車發(fā)展的方向和主流，車內(nèi)環(huán)境舒適性將成為客車設(shè)計(jì)所追求的重要指標(biāo)?？照{(diào)客車因其可以隨氣候變化調(diào)節(jié)車內(nèi)環(huán)境而得到越來越多的應(yīng)用。傳統(tǒng)的客車空調(diào)設(shè)計(jì)一般只考慮總體送風(fēng)量和總體熱交換量，車廂內(nèi)的氣流分布和溫度分布無法精確設(shè)計(jì)。本文以空調(diào)客車各車型為研究對(duì)象，利用流體流動(dòng)和傳熱動(dòng)力學(xué)方程為基礎(chǔ)的數(shù)值計(jì)算方法對(duì)車廂內(nèi)部空氣流動(dòng)和傳熱狀況進(jìn)行了分析。

2、本文的工作是根據(jù)某客車廠空調(diào)客車內(nèi)部流場(chǎng)分析課題所展開的。文中利用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)不同氣流組織下空調(diào)客車車廂內(nèi)部的速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)的分布進(jìn)行了模擬。計(jì)算中流動(dòng)控制方程為N-S方程，紊流模型使用k-ε兩方程湍流模型，采用有限體積法離散計(jì)算區(qū)域，近壁區(qū)采用壁面函數(shù)法考慮墻壁邊界條件，并使用迎風(fēng)差分格式，速度-壓力耦合采用SIMPLE算法。計(jì)算中采用了多種壁面散熱條件，綜合考慮了車體壁面?zhèn)鳠?、太陽輻射、人體散熱等多種傳熱過程，并考慮了由于溫度差引

3、起的浮升力的影響。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，得到了各項(xiàng)氣流組織評(píng)價(jià)指標(biāo)：用不均勻系數(shù)kx來評(píng)價(jià)溫度與速度分布的均勻性，用有效溫度差(()ET)與空氣分布特性指標(biāo)(ADPI)來評(píng)價(jià)熱舒適度，用投入能量利用系數(shù)η來評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)性。 文中詳細(xì)分析了三種車型數(shù)值計(jì)算的結(jié)果，得出了溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)的分布特征，并總結(jié)得到流場(chǎng)分布的規(guī)律及其主要影響因素，從而提出有針對(duì)性的改進(jìn)工況，初步優(yōu)化的效果明顯。研究發(fā)現(xiàn)：硬座車廂目前普遍使用的車頂條縫及格柵送風(fēng)方式都是較

4、好的送風(fēng)方式。通過選擇送風(fēng)溫度和送風(fēng)速度組合，可以滿足熱舒適性與經(jīng)濟(jì)性的要求。硬臥車廂目前使用的車頂格柵送風(fēng)方式受車廂結(jié)構(gòu)與送風(fēng)方式的影響，制冷效果差。改為行李架側(cè)送風(fēng)方式后，氣流組織有明顯改善，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求。軟臥車廂的孔板式送風(fēng)方式能保證滿足熱舒適性要求，是較好的送風(fēng)方式，但能量利用效率較差。而新型的車頂貼附送風(fēng)方式在保證熱舒適性的基礎(chǔ)上能進(jìn)一步改善流場(chǎng)的均勻分布。 通過本課題的研究發(fā)現(xiàn)，使用數(shù)值模擬方法來分析和評(píng)價(jià)車廂