鐵路空調客車內流場數值分析.pdf

1、隨著我國鐵路建設的發(fā)展以及人們對物質生活要求的日益提高，高速、舒適的現代化列車將成為鐵路客車發(fā)展的方向和主流，車內環(huán)境舒適性將成為客車設計所追求的重要指標。空調客車因其可以隨氣候變化調節(jié)車內環(huán)境而得到越來越多的應用。傳統(tǒng)的客車空調設計一般只考慮總體送風量和總體熱交換量，車廂內的氣流分布和溫度分布無法精確設計。本文以空調客車各車型為研究對象，利用流體流動和傳熱動力學方程為基礎的數值計算方法對車廂內部空氣流動和傳熱狀況進行了分析。

2、本文的工作是根據某客車廠空調客車內部流場分析課題所展開的。文中利用數值計算方法對不同氣流組織下空調客車車廂內部的速度場與溫度場的分布進行了模擬。計算中流動控制方程為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算區(qū)域，近壁區(qū)采用壁面函數法考慮墻壁邊界條件，并使用迎風差分格式，速度-壓力耦合采用SIMPLE算法。計算中采用了多種壁面散熱條件，綜合考慮了車體壁面?zhèn)鳠帷⑻栞椛?、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。根據計算結果，得到了各項氣流組織評價指標：用不均勻系數kx來評價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(ADPI)來評價熱舒適度，用投入能量利用系數η來評價經濟性。 文中詳細分析了三種車型數值計算的結果，得出了溫度場和速度場的分布特征，并總結得到流場分布的規(guī)律及其主要影響因素，從而提出有針對性的改進工況，初步優(yōu)化的效果明顯。研究發(fā)現：硬座車廂目前普遍使用的車頂條縫及格柵送風方式都是較

4、好的送風方式。通過選擇送風溫度和送風速度組合，可以滿足熱舒適性與經濟性的要求。硬臥車廂目前使用的車頂格柵送風方式受車廂結構與送風方式的影響，制冷效果差。改為行李架側送風方式后，氣流組織有明顯改善，各項指標均達到要求。軟臥車廂的孔板式送風方式能保證滿足熱舒適性要求，是較好的送風方式，但能量利用效率較差。而新型的車頂貼附送風方式在保證熱舒適性的基礎上能進一步改善流場的均勻分布。 通過本課題的研究發(fā)現，使用數值模擬方法來分析和評價車廂