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车轮通过时钢轨表面对流换热特性研究
| 论文题名： | 车轮通过时钢轨表面对流换热特性研究 |
| 关键词： | 列车行使;钢轨表面;对流换热系数;车轮频率;数值分析 |
| 摘要： | 随着列车速度和轴重的加大,制动和加速度牵引频繁,轮轨接触表面热疲劳现象成了轮轨滚动接触疲劳的主要问题,具体表现在轮轨接触区内材料的金属组织结构等物化特性发生变化,运行之中加剧了轮轨之间的机械磨损,同时加剧了轮轨表面剥离和裂纹的形成,对轨道的稳定性造成危害,更对列车的安全运行形成了严重的影响。而其中关键因素—钢轨表面温度,它的大小则取决于钢轨表面对流换热系数。因此,在列车车轮连续通过一段钢轨时,研究列车车轮通过钢轨过程中钢轨表面的对流换热系数非常必要。确定钢轨表面的对流换热系数是准确确定钢轨温度,进而获得提高钢轨使用寿命和确保铁路安全运行有效措施的基础。因此,本文开展列车通过时钢轨表面传热特性的研究。 论文的主要内容包含:建立钢轨表面换热性能实验台;设计合适的实验轮;实验获得钢轨表面传热特性;建立车轮通过钢轨时流动及传热模型;用FLUENT软件获得模型的数值解。 研究结果表明: (1)通过实验得出,当车轮的速度低于一定值时,钢轨表面的平均对流换热系数值随车轮的线速度增大而增大,当车轮的线速度进一步提高时,钢轨表面的平均换热系数值却明显下降,即钢轨表面的平均换热系相对于车轮的线速度呈抛物线函数关系; (2)基于对单位时间内通过指定段钢轨的车轮频率,获得列车时速182 km/h时实际钢轨表面换热系数最大,值为146 W/( m2·K); (3)数值研究发现钢轨表面平均对流换热系数与车轮速度成正比,没有实验数据表现出的极值速度。 |
| 作者： | 王勉 |
| 专业： | 工程热物理 |
| 导师： | 张永恒 |
| 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 |
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