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原文传递青藏线空调列车室内环境及空气质量研究

论文题名：	青藏线空调列车室内环境及空气质量研究
关键词：	空调列车;室内环境;空气质量;通风方式
摘要：	青藏线“高海拔、低气压、昼夜温差大、高太阳辐射”的气候特征决定了运营在青藏线上的空调列车室内热环境和空气品质与运营在平原地区的空调列车有很大差别。研究青藏线空调列车室内舒适性、空气质量以及热环境对于探寻空调运行模式、确保乘客的身心健康、节能降耗具有重要的理论价值和现实意义。论文主要内容包括: 　　1.利用非稳定传热理论对车室内外的热传递过程进行了分析　　考虑青藏铁路沿线特殊的气候条件及运行列车车体围护结构的热惰性,在获得了不同时段列车表面所吸收太阳辐射量的同时,利用非稳定传热理论编程计算了列车运行中车内外相关参数及车体围护结构的传热量。　　2.利用 FLUENT软件对不同室外环境参数及送风条件下的室内流场、温度场、污染物(CO2)浓度场进行了数值模拟。　　车室内、外的热传递过程是一个典型的耦合传热过程,主要包括了“车室内空气与车体内壁的对流换热、车体围护结构的导热以及车体外壁与车外空气之间的对流换热”三个过程。车室内乘客的散热量平均分配在座椅表面,不考虑室内各固体表面间的辐射换热。室外气象参数采用站点所在地典型气象年空调室外设计参数。　　详尽论述了数值求解湍流k-ε模型的基本原理、求解方法等基础理论。以计算流体力学和传热学为基础,建立了25T型空调硬座车车顶孔板送风、车门回风的气流组织的物理及数学模型。引入一定的假设条件,运用湍流k-ε模型对车室内流场、温度场以及污染物浓度场进行了三维数值模拟,获得了沿线不同位置时车外环境参数对车内各参数的影响特征,主要包括:车外空气温度对车内温度场、流场、浓度场的影响;送风温度及送风速度与车内温度场、流场、浓度场的关联性研究;不同站点时车内流场、温度场、污染物浓度场的对比分析。研究结果表明:在青藏线这样的高海拔地区运行的列车,不同时段太阳辐射对车内流场结构、温度场分布以及污染物的迁移特性的影响差异很大。对于夏季运行在格拉(格尔木—拉萨)段上的T265次列车,要使得计算所得到的车内气流速度、温度均匀性、污染物的稀释效果以及氧浓度(制氧机工况不变时)均符合室内空气质量标准(GB/T18883-2002)要求,并保证车内的热舒适性,在经过五道梁、沱沱河和安多地区时,应采取1m/s的送风速度和21℃的送风温度这一组合;在经过那曲和当雄地区时,应采取1m/s的送风速度和20℃的送风温度这一组合;在经过拉萨地区时,应采取1m/s的送风速度和23℃的送风温度这一组合。各工况计算得到的较为一致的结论是:在过道处空气质量较好,而在乘客头部和靠近车门附近污染物浓度较大,局部区域已超过了车内空气质量要求的上限值(指CO2浓度应小于0.15％)。以上结果对列车空调制冷系统的运行调节、改进供氧系统与空调系统的协作方式以及能耗分析、提高青藏线列车车内环境参数的控制精度提供了数据参考。　　列车是一个“运动着的建筑物”,其室内参数的变化受多因素影响。运行在青藏线的列车室内热环境由于受室外多变的气象条件以及车体特殊结构的影响,对其研究内容更为丰富、更为复杂。要获得较为完善的运行数据,还有大量更为细致的工作要做。
作者：	徐燃
专业：	供热、供燃气、通风及空调工程
导师：	王烨
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文