原文传递
电气化铁路隧道微波除冰仿真研究
| 论文题名： | 电气化铁路隧道微波除冰仿真研究 |
| 关键词： | 铁路隧道;微波除冰;混凝土材料;导热微分方程;温度分布 |
| 摘要： | 在冬季，由于气温较低，电气化铁路隧道顶端裂缝处容易形成隧道挂冰，随着水流不断流出，挂冰越来越长，与接触网的绝缘距离越来越短，对隧道供电安全构成极大威胁。因此，解决好隧道除冰问题对电气化铁路的安全运行有着非常重要的意义。 本文基于当前人工除冰和设备除冰的不足，提出将微波加热技术应用于电气化铁路隧道除冰。该方法通过天线发射微波加热隧道裂缝渗水处的混凝土，使得渗水处温度上升，温升超过5℃，促使渗水区跨越-5℃到0℃这一水凝结成冰的温度区段，防止渗水凝结成冰，实现隧道除冰目的。主要的研究工作如下: 首先，基于微波加热理论，简要阐述了隧道微波除冰的原理和优势。根据电磁场理论，推导出微波损耗功率方程，指出影响物料吸收微波能力的因素。结合电磁波在介质中的传播特性，推导出微波在混凝土中传播的波动方程。根据热力学定律，推导出热量在混凝土中传递的导热微分方程，并依据隧道除冰实际情况，给出热边界条件。 其次，依据仿真假设条件和隧道实际情况，建立隧道微波除冰仿真模型，并分别对2.45GHz和5.8GHz时微波除冰模型的温度场分布进行仿真，分析其路径温度分布和参考点温度时间历程，对比两者之间的微波除冰效率。结果表明，相同条件下，5.8GHz的微波除冰效率是2.45GHz时的2.3倍。 最后，研究了天线输入功率、隧道风速、混凝土含水量以及环境温度等不同因素对隧道微波除冰效率的影响。其中天线输入功率与隧道微波除冰效率成正比关系，隧道风速和环境温度主要影响混凝土表面与空气之间的对流传热，隧道微波除冰效率随风速的增加和环境温度降低而降低，且隧道风速的影响比环境温度大。混凝土含水量主要决定混凝土材料的介电常数和损耗角正切，其对隧道微波除冰效率的影响最大，混凝土含水量越高，微波除冰效率越高。 |
| 作者： | 王永亮 |
| 专业： | 电磁场与微波技术 |
| 导师： | 廖成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
