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原文传递客车车体隔热壁热工性能研究

论文题名：	客车车体隔热壁热工性能研究
关键词：	客车;车体隔热壁;传热系数;热工性能;有限元仿真
摘要：	为了使客车的车内温度保持在一定范围内，除了安装制冷和加热设备外，还必须要求车体具有一定的隔热性能，当车外空气温度有强烈波动，或车内人员数量增减、空调功率变化时，要求隔热壁能够起到减小车内空气及隔热壁内表面的温度波动的作用。求解隔热壁的综合传热系数K值，是进行客车车体隔热壁的热工性能研究的根本环节。　　对于K值的经典求法，有分层分区法、圆热流法、二维有限差分法等。这些方法都有各自的简化与假设，尤其是对于车体钢结构构成的三维热桥，大都采用了一维或二维的处理方式，不能完全体现隔热壁内部的实际传热情况，而钢结构的三维热桥对K值的影响很大，导致这些计算方法精确度不是很高。　　本论文利用ANSYS有限元软件强大的计算能力，使用热分析模块，将车体隔热壁中各种复杂结构整合成一个整体的三维计算模型，对热量在车体隔热壁中的流动状况进行仿真与分析，得到车体隔热壁的综合传热系数K值。　　在课题的研究过程中，进行了车体隔热壁及车内空气的建模，隔热壁边界条件的详细分析，对不同车速、不同季节、不同车体材料及不同车窗结构下K值分别进行仿真计算及对比分析。车体及车内空气模型在网格划分后，得到230387个网格单元，共419581个计算节点；在隔热壁热工性能分析中，论文以不稳定传热为基本点，从隔热壁本身结构及材料的热传导、热对流、热辐射和外界太阳辐射等角度分析隔热壁的热传递过程；在探讨K值的影响因素时，论文选取了九种依次递增的车速、冬夏两种季节、普通钢及低碳钢这两种车体钢架材料、12mm厚的单层普通玻璃及双层中空钢化玻璃这两种车窗结构，从这些工况的仿真结果来研究K值的变化规律。　　论文针对K值变化规律，提出了提高隔热壁热工性能的具体措施，如采用热阻高的材料、改进车体钢结构以减少热桥数目、采用反射能力强或折射率小的中空玻璃等。对于ANSYS有限元仿真法，论文指出其优缺点，并对如何将该方法更好地应用于隔热壁热工性能分析，提出了改进措施，为进一步提高K值的仿真精度打下了良好的基础。
作者：	杜玉峰
专业：	城市轨道车辆设计及理论
导师：	杨美传
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文