高原旅客列車車內(nèi)熱環(huán)境與氧含量數(shù)值研究.pdf

1、地處海拔3000m以上的青藏鐵路，每年有數(shù)百萬的旅客通過而急進(jìn)高原地區(qū)，在世界上絕無僅有。高原空調(diào)旅客列車內(nèi)部的低氣壓和低氧環(huán)境易使旅客產(chǎn)生急性高原反應(yīng)，影響人體舒適。本文首次通過研究青藏高原低氣壓對(duì)列車車體換熱性能、車內(nèi)氣流分布、氧氣和二氧化碳?xì)怏w擴(kuò)散的影響，進(jìn)行熱舒適評(píng)價(jià)和供氧方式評(píng)價(jià)，以解決高原低氣壓空調(diào)旅客列車面臨的熱舒適性和供氧這兩個(gè)核心問題。內(nèi)容涉及高原醫(yī)學(xué)、環(huán)境學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)、心理學(xué)等多個(gè)交叉學(xué)科。
　　低氣壓下車外

2、流場的研究是考察高原列車驅(qū)動(dòng)能力和行車安全等空氣動(dòng)力學(xué)問題、確定列車空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷與設(shè)備的必要前提。在建立三維穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)值模型的基礎(chǔ)上，模擬不同大氣壓（海拔）列車車體外流場、列車車體側(cè)部和頂部各個(gè)位置的壓力分布，研究低氣壓對(duì)列車外部空氣流動(dòng)、換熱和壓力分布的影響規(guī)律。
　　低氣壓下列車外部對(duì)流換熱系數(shù)和沿線空調(diào)室外綜合溫度這兩個(gè)車體傳熱參數(shù)是影響夏季車外熱量通過車體傳入車內(nèi)的主要因素。根據(jù)列車外部空氣流動(dòng)與換熱的研究結(jié)果推導(dǎo)出旅客列

3、車外部對(duì)流換熱系數(shù)數(shù)值計(jì)算值，并與經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行比較驗(yàn)證;通過簡化青藏鐵路旅客列車行車線路，在采集主要站點(diǎn)外氣參數(shù)的基礎(chǔ)上，充分考慮緯度、海拔、大氣壓和運(yùn)行方向的影響，把逐時(shí)夏季空調(diào)室外綜合溫度看作是運(yùn)行時(shí)間或運(yùn)行公里的函數(shù)，確定了整個(gè)線路的夏季空調(diào)室外綜合溫度。
　　高原旅客列車車內(nèi)熱環(huán)境研究是尋求低氣壓對(duì)車內(nèi)空氣流動(dòng)與換熱影響的一般規(guī)律的基礎(chǔ)研究。建立了低氣壓室內(nèi)環(huán)境傳熱模型，研究不同大氣壓（海拔）、送風(fēng)速度、邊界換熱條件等參數(shù)對(duì)

4、流場、室內(nèi)溫度場和人體對(duì)流換熱的影響，將人體表面對(duì)流換熱系數(shù)計(jì)算值與經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行驗(yàn)證。采取離散坐標(biāo)法考慮車窗、車體壁面以及乘客等固體表面之間的輻射換熱，建立低氣壓車廂三維穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算模型。比較了車廂內(nèi)各個(gè)位置的氣流速度和溫度分布特性、不同大氣壓（海拔）對(duì)車廂內(nèi)流場和溫度場的影響。
　　高原低氣壓旅客列車車內(nèi)氧氣和二氧化碳分布研究是尋求低氣壓對(duì)車內(nèi)氧含量影響的一般規(guī)律的基礎(chǔ)研究。根據(jù)人體呼吸規(guī)律，簡化呼吸過程，建立了低氣壓室內(nèi)傳熱傳質(zhì)

5、模型，研究空氣中影響人體生理健康的氧氣和二氧化碳?xì)怏w在室內(nèi)的一般分布特征，以及不同大氣壓（海拔）、送風(fēng)速度、邊界換熱條件等參數(shù)對(duì)氧氣和二氧化碳?xì)怏w擴(kuò)散的影響。建立了低氣壓車廂內(nèi)空氣傳質(zhì)數(shù)值模型。研究在未供氧的情況下，不同大氣壓（海拔）對(duì)車廂內(nèi)的氧氣和二氧化碳分布的影響規(guī)律;以及不同大氣壓（海拔）和外氣綜合溫度共同作用下，車廂內(nèi)各位置的氧氣和二氧化碳分布規(guī)律。
　　高原列車人體舒適性研究對(duì)改善列車空調(diào)和供氧效果有重要的工程實(shí)際意義。

6、對(duì)Fanger熱平衡方程和PMV指標(biāo)進(jìn)行了修正，以適用于車廂內(nèi)高原低氣壓供氧環(huán)境急進(jìn)人群。首次研究車廂內(nèi)的乘客在不同大氣壓（海拔）下的對(duì)流、蒸發(fā)和輻射換熱量及評(píng)價(jià)乘客的熱舒適狀況。比較不同大氣壓（海拔）車廂內(nèi)彌散供氧、分布式供氧方式在不同送風(fēng)速度、送風(fēng)角度對(duì)車廂各斷面的氧氣和二氧化碳?xì)怏w分布的影響規(guī)律。根據(jù)高原低氣壓下列車乘客人體生理對(duì)氧氣需求量的研究，首次提出基于Sa(O2)（動(dòng)脈血氧飽和度）醫(yī)學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)高原低氣壓旅客列車車廂內(nèi)各種供