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高速动车组设备舱通风格栅气粒分离特性的数值模拟
| 论文题名： | 高速动车组设备舱通风格栅气粒分离特性的数值模拟 |
| 关键词： | 高速客车;通风格栅;气固两相流;流体力学 |
| 摘要： | CRH5H型动车组作为目前运行于兰新第二双线其中一种型号的动车组，该型动车组在设备舱的两侧裙板处设置通风格栅，设备舱采用全封闭设计。裙板的通风格栅具有V-V型通风格栅槽，通风格栅后部加装防尘过滤网，内部为分段间隔封闭。由于兰新铁路第二双线经过的五大风区地处戈壁，风沙环境恶劣，这对动车组设备舱的通风性能有较高的要求。为了确保设备舱内各个设备正常工作，对设备舱通风格栅气沙分离性能的研究具有重要的意义。 本文以与长春轨道客车有限公司的合作项目“CRH5H型高寒抗风沙动车组设备舱通风除尘装置性能及改进”为背景，采用计算流体力学（CFD）技术，研究了常用的两种通风格栅过滤器的结构，即V-V型通风格栅和GL型通风格栅。由于气流在通过格栅过滤器的流动属于气固两相流，因此本文首先从流体力学的基本理论出发，介绍气固两相流的研究方法以及国内外对于目前常用的几种通风格栅过滤器的研究现状。气流在格栅中的流动属于复杂的湍流流动，所以同时介绍了常用的湍流模型，并据此确定了本文对气相流动的模拟采用低雷诺数k?ε湍流模型。选择基于欧拉—拉格朗日坐标系下的离散颗粒轨道模型作为对固相流动的模拟。对于兰新第二双线沿线风沙的特点、线路沙尘沉积的特点及沉积沙尘的粒径大小，作者曾到百里风区和烟墩风区具有代表性风沙特点的现场实地考察采样，对线路周围沉积的沙尘特点进行研究，以确保数值模拟的准确性。通过对V-V型通风格栅的研究，得出V-V型通风格栅的过滤效率以及压力损失，气相的速度场和压力场，沙尘的浓度场。对V-V型通风格栅参数进行优化，得出最佳的V型夹角和纵向间隙参数；最后从现有机车通风格栅选出更适合于兰新第二双线风沙环境的通风格栅结构。得出V-V型通风格栅的通风性能之后，对GL型通风格栅过滤器的通风性能进行研究，得出通风格栅的过滤效率和压力损失，气相的速度场和压力场以及沙尘的浓度场，并与 V-V型通风格栅过滤效率进行比较，得出对于大颗粒的沙尘GL型通风格栅的过滤效率较V-V型优。本文的研究方法和结论渴望为后续的研究和工作提供有益的参考。 |
| 作者： | 康卫林 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 梅元贵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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