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低真空管道磁悬浮列车车体传热性能研究
| 论文题名： | 低真空管道磁悬浮列车车体传热性能研究 |
| 关键词： | 磁悬浮列车;低真空管道系统;车体传热;隔热性能;仿真计算 |
| 摘要： | 低真空管道运输系统作为一种新型的交通系统是非常具有前途和颠覆性的交通技术。当列车在低真空管道内超高速运行时，列车会与管道内的稀薄空气相互摩擦导致车体表面的温度快速升高，从而会对真空管道交通的安全运行产生不利的影响。因此，本文结合低真空管道磁悬浮列车的具体设计特点，对该系统进行传热分析，研究其传热特性和车体的隔热性能。 本文基于FLUENT仿真模拟软件，在三维可压缩条件下建立低真空管道运输系统物理模型。探究高速列车在阻塞比为0.21的管道中，不同真空度的初始条件下，以不同速度运行时，模拟计算出低真空管道交通系统的温度分布和列车表面最大温度。然后，建立列车车体各部分传热模型，对它们的传热系数进行数值模拟计算。最后，结合车体典型热桥结构影响，通过加权平均方法对列车在低真空管道高速运行时的车体传热系数进行优化计算和分析。并得出以下结论： （1）当低真空管道磁悬浮列车在阻塞比为0.21的管道中，以一定速度运行时，列车表面最大温度随真空度的变化幅度相对较小。同时，在管内压力不变的情况下，列车表面最大温度随运行速度的增加而增大。在本文设定的相关工况中，当列车运行速度小于720km/h时，列车表面最高温度随着真空度的增大而降低，说明列车以较低速度运行时，气动生热作用相对较强。而当列车运行速度大于900km/h时，列车表面温度随真空度的增大而增大。说明列车以较高速度运行时，对流换热作用相对较强。表明在低真空条件下，气动热与对流换热的相互作用影响传热过程。 （2）低真空管道磁悬浮系统中列车运行速度和阻塞比一定的情况下，列车车体的传热系数，随着管道内的真空度增加而减小。当低真空管道磁悬浮系统阻塞比和管道真空度一定的情况下，列车车体的传热系数随列车运行速度增大而增大。根据本文设置工况可知，当高速飞车在管道真空度为0.01，列车运行速度为500km/h的工况下运行，车体的传热系数最小。 （3）列车车体传热在不考虑热桥影响的情况下，车体传热系数计算结果为0.355W/(m2·K)，在结合热桥因素影响后车体传热系数为0.439W/(m2·K)，增加了8.4%，结果表明，热桥会对车体的传热性能造成一定的影响。根据目前高速列车车体综合传热系数基本趋近于0.917W/(m2·K)，大于本文数值模拟计算结果0.439W/(m2·K)，说明高速列车在低真空环境中高速运行时会对列车的隔热性能要求更高。 |
| 作者： | 张帅阳 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 李新娥;张瑜;刘建荣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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