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原文传递轨道车辆排风系统流动特性研究

论文题名：	轨道车辆排风系统流动特性研究
关键词：	轨道车辆;排风系统;流动特性;排风风帽
摘要：	轨道车辆排风系统是整个车辆空调系统的重要组成部分之一，主要由排风风道、排风风帽或废排装置等组成。排风系统的流动特性直接影响排风系统的排风能力，当排风能力不足时，客室内空气流通不畅，客室正压升高。对于采用塞拉门的轨道车辆来说，客室正压过高会导致塞拉门关闭阻力剧增，塞拉门关闭困难甚至不能关上，不能保证车辆的安全运行。因此，排风系统流动特性的研究，成为轨道车辆研究中的重要内容之一。本文采用实验和数值模拟方法对排风系统及组成部分如排风风帽的流动特性进行了较为系统和深入的研究，为排风系统的工程化设计提供参考。本文首先采用实验方法研究了排风风帽的流动特性。排风风帽的进口压力直接影响着排风风帽的排风能力及流动特性。当排风量在250m3/h～550m3/h时，有导风环的排风风帽进口压力要比无导风环的排风风帽低约10％；排风风帽的阻力系数与风帽排风量几乎无关，有导风环的阻力系数要比无导风环的阻力系数小约14％。其次，由于CFD方法中湍流模型的适用性，分别采用标准κ-ε湍流模型和Realizableκ-ε湍流模型对排风风帽的流动特性进行了模拟研究，两种湍流模型的模拟结果很相近，相差不到2％。用实验结果对模拟结果进行了验证，证明了模拟结果的准确性，模拟结果可信。因此本文采用标准κ-ε湍流模型。再次，对改进设计的排风风帽的流动特性进行了数值模拟研究。改进设计的风帽中，在排风量为250m3/h～550m3/h且轨道车辆静止时，排风风帽进口压力按高低顺序为：风筒增大型风帽，方孔型风帽，增开圆孔型风帽，跑道型风帽，喇叭型风帽。排风风帽的阻力系数的大小顺序为：风筒增大型风帽，方孔型风帽，增开圆孔型风帽，跑道型风帽，喇叭型风帽。对排风风帽在列车运行时的流动特性做了模拟研究。风帽排风量一定时，风帽进口压力随列车运行速度的增加而升高。在排风量为400m3/h时，方孔型风帽，喇叭型风帽和增开圆孔型风帽中，方孔型风帽进口压力受列车运行速度的影响最大，喇叭型风帽进口压力受列车运行速度的影响最小。从排风系统的模拟研究中发现，车顶分散安装8个喇叭型风帽，当客室回风口条缝宽度从16mm增大到64mm时，客室正压从32.7Pa下降到29.1Pa，降低了11％。若排风道截面积增大3％，当客室回风口条缝宽度从16mm增大到64mm时，客室正压从30.7Pa下降到28.8Pa，降低了9％。若排风风道截面面积增大3％，车顶增加4个风帽即车顶安装12个喇叭型排风风帽，当回风口条缝宽度为16mm时，客室正压为25.4Pa，低于车顶分散安装8个喇叭型排风风帽时的30.7Pa，车内正压降低17.3％；要比排风道截面不变，车顶中间安装8个方孔型风帽时的客室正压35.5Pa，降低28.5％。最后对今后进一步工作的方向进行了简要的讨论。
作者：	程熠
专业：	工程热物理
导师：	刘叶弟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	同济大学机械工程学院
学位年度：	2009
正文语种：	中文