電氣化鐵路隧道微波除冰仿真研究.pdf

1、在冬季，由于氣溫較低，電氣化鐵路隧道頂端裂縫處容易形成隧道掛冰，隨著水流不斷流出，掛冰越來越長，與接觸網(wǎng)的絕緣距離越來越短，對隧道供電安全構(gòu)成極大威脅。因此，解決好隧道除冰問題對電氣化鐵路的安全運行有著非常重要的意義。
　　本文基于當(dāng)前人工除冰和設(shè)備除冰的不足，提出將微波加熱技術(shù)應(yīng)用于電氣化鐵路隧道除冰。該方法通過天線發(fā)射微波加熱隧道裂縫滲水處的混凝土，使得滲水處溫度上升，溫升超過5℃，促使?jié)B水區(qū)跨越-5℃到0℃這一水凝結(jié)成冰的溫

2、度區(qū)段，防止?jié)B水凝結(jié)成冰，實現(xiàn)隧道除冰目的。主要的研究工作如下:
　　首先，基于微波加熱理論，簡要闡述了隧道微波除冰的原理和優(yōu)勢。根據(jù)電磁場理論，推導(dǎo)出微波損耗功率方程，指出影響物料吸收微波能力的因素。結(jié)合電磁波在介質(zhì)中的傳播特性，推導(dǎo)出微波在混凝土中傳播的波動方程。根據(jù)熱力學(xué)定律，推導(dǎo)出熱量在混凝土中傳遞的導(dǎo)熱微分方程，并依據(jù)隧道除冰實際情況，給出熱邊界條件。
　　其次，依據(jù)仿真假設(shè)條件和隧道實際情況，建立隧道微波除冰仿真

3、模型，并分別對2.45GHz和5.8GHz時微波除冰模型的溫度場分布進行仿真，分析其路徑溫度分布和參考點溫度時間歷程，對比兩者之間的微波除冰效率。結(jié)果表明，相同條件下，5.8GHz的微波除冰效率是2.45GHz時的2.3倍。
　　最后，研究了天線輸入功率、隧道風(fēng)速、混凝土含水量以及環(huán)境溫度等不同因素對隧道微波除冰效率的影響。其中天線輸入功率與隧道微波除冰效率成正比關(guān)系，隧道風(fēng)速和環(huán)境溫度主要影響混凝土表面與空氣之間的對流傳熱，隧道