制動電阻散熱特性及其瞬態(tài)溫度響應(yīng)仿真模型研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟和社會的飛速發(fā)展，高速機車在各大城市越來越普遍；高速機車在運行過程中，會頻繁的加速減速，要求機車制動系統(tǒng)有良好的制動效果和穩(wěn)定性；目前大多數(shù)高速機車采用電阻制動。為了防止電阻片由于溫度的升高而變形甚至損壞，必須準確地對電阻片瞬態(tài)溫度進行分析、預(yù)測和監(jiān)控，從而保證機車安全可靠的運行。本文通過數(shù)值模擬計算分析電阻片的散熱特性，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出整個電阻器瞬態(tài)溫度響應(yīng)仿真軟件，為制動電阻熱設(shè)計提供堅實的理論基礎(chǔ)。
　　本文對制動電

2、阻表面?zhèn)鳠徇^程進行了分析，建立了二維穩(wěn)態(tài)模型，對湍流進口段采用了采用標準k-ε湍流模型進行了相應(yīng)的數(shù)值模擬計算，計算區(qū)域離散采用四邊形網(wǎng)格劃分，壁面處湍流采用加強壁面函數(shù)法進行處理；從而得到了不同工況條件下的對流換熱系數(shù)，并擬合得到了相應(yīng)的換熱關(guān)聯(lián)式。數(shù)值分析結(jié)果與入口速度充分發(fā)展的熱進口段問題分析解進行了對比分析，并與實驗數(shù)據(jù)進行比較，驗證本文的數(shù)值計算結(jié)果是正確合理的。
　　然后基于集總參數(shù)系統(tǒng)方法建立了的制動電阻瞬態(tài)溫度變化

3、模型，并研制了相應(yīng)的仿真計算程序，針對南京地鐵制動電阻運行工況下電阻瞬態(tài)溫度變化進行了仿真。仿真計算得到的電阻器最高瞬態(tài)溫度與實測結(jié)果十分接近，表明本文建立的仿真模型可用于預(yù)測制動電阻瞬態(tài)溫度變化過程。
　　最后，針對電阻片內(nèi)風(fēng)速不均勻性，建立了整個電阻片的三維模型，采用控制容積有限元法進行求解，控制方程的對流項采用二階上風(fēng)格式進行離散，擴散項采用線性插值多項式進行計算；速度和壓力偶合采用SIMPLE算法處理。通過流場數(shù)值模擬得到