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高速列车流场及车内热舒适性研究
| 论文题名： | 高速列车流场及车内热舒适性研究 |
| 关键词： | 高速列车;流场分析;计算力流体力学;热舒适性 |
| 摘要： | 随着高速列车速度的不断提高，列车的气动效应会愈加突出。尤其当行驶在暴雪天气和不同的线路环境下时，列车周边的空气流动会受到相应的影响，这将给列车的安全运行带来一定的威胁，因此有必要对列车周边流场进行分析并对列车外形进行优化。对于新设计的高速列车而言，车内空气的流动情况和热舒适性是考察列车性能的重要指标，有必要在设计过程中分析其合理性并进行优化。 本文基于计算流体力学和计算传热学理论，通过前处理软件ICEM CFD和流体力学计算软件FLUENT对列车周边流场、风道阻力以及车内热舒适性进行了研究。主要工作包括: 1.高速列车在暴雪环境下运行时转向架区域积雪问题研究。考虑转向架轮对的旋转效应，通过分析原始车型的流场特性提出相应改善流场分布的方案，并将优化方案同原始车型进行对比分析，得到最终的优化方案。研究表明:轮对的旋转效应对转向架区域的流场有一定的影响，在分析流场时有必要考虑轮对的旋转。文中提到的三种转向架区域的优化方案用于改善流场特性。在条件允许的情况下，可以将三种方案进行组合优化。 2.无砟轨道结构外形对高速列车气动性能的影响研究。通过建立框架型和平板型的无砟轨道模型，研究了高速列车以300km/h的速度通过时的气动性能。结果表明:由于框架结构的存在，列车通过框架型无砟轨道时，车底底板及转向架表面气动压力呈现周期性波动，其中压力波动的主频接近16.90Hz。高速列车通过平板型无砟轨道时，列车车底底板及转向架表面气动压力波动较小。在进行高速列车车底流场仿真时，有必要考虑无砟轨道板和轨道结构。 3.高速列车车内流场、风道阻力和热舒适性问题研究。通过计算分析车内的压力、微风速和温度等指标，提出进气风道结构优化方案，并对优化方案进行进一步分析计算，最终形成满足要求的设计方案。研究表明:混合进气方式较上端进气和下端进气方式而言，风道阻力最大;混合进气方式中客室流场比较稳定，速度分布较为均匀。三种进气方式对客室的压力影响不明显，客室空间的压力分布均匀。混合进气方式中客室两端孔的流量较中间孔的流量稍大，导致客室的温度分布不均匀。将客室送风道两端的送风孔孔径缩小至0.5倍后，客室的温度场分布趋于均匀，且客室的温度差在2℃以内，优化效果良好。 |
| 作者： | 黄涛 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张继业 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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