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列车制动电阻带传热性能数值与实验研究
| 论文题名： | 列车制动电阻带传热性能数值与实验研究 |
| 关键词： | 制动电阻带;传热性能;工艺参数;数值模拟;边界条件;列车工程 |
| 摘要： | 为保证列车安全运行，制动装置在列车运行中占据着非常重要的地位。列车在制动过程中，将动能转换成热能散发到空气中。随着列车速度的提高，加大了电阻热负荷，对其散热性能提出了更高的要求。在该过程中，为了保证运行的安全性及工作性能的可靠性，需让制动电阻带具有较高的换热性能和冷却能力。本文首先根据试件实际应用背景，确定了试件的冷却方案，建立了其物理模型，并依据其结构特点，设定边界条件，完成了几种不同结构下的数值模拟，并在模拟模型的壁面位置处提取了温度和对流换热系数的数值，做了相应的分析。其次，根据设计方案搭建了列车制动电阻带换热性能实验台，对试件几种不同的结构，即相邻两壁面之间的距离的变化进行了相同加热功率及不同空气风速的条件下的换热热性能测试，获得了不同工况下的换热性能数据。根据实验数据，对其结构的换热却特性进行了对比分析。本论文研究了试件的传热变化情况，计算了相关的传热参数和流体流对试件的阻力系数，给出了h和f计算的表达式。通过本论文的研究，可以从数值模拟和实验研究两个方面为试件的改进提供依据。 本文研究所得的主要结果为: (1)通过数值模拟获得了相应的对流换热系数h数和f的变化情况。在制动电阻带的攻角及开缝长度一定，且片间距不变的情况下，对流换热系数h随Re的增大而相应地增大，阻力系数随Re的增加而减小;相同Re数的情况下，增大尺寸，对流换热系数h数减小，f也减小; (2)通过实验得出，对流换热系数h随着Re的增大而增大，也就是说换热性能随着雷诺数的增大而增强，其中，片间距为14mm的结构换热能力最强，最大换热系数为26.30W/(m2·K); (3)该实验数据表明，随着Re的增大，f相应地减小，该实验中，片间距14mm时阻力系数最大; (4)根据实验分析了其局部换热系数，研究表明，有攻击角的对流换热系数要比没有攻击角的对流换热系数要高，换热性能增强; (5)数值模拟结果数据和实验结果相比较，对应的对流换热系数h和f的变化规律基本上是一致的。 |
| 作者： | 刘军强 |
| 专业： | 热能工程 |
| 导师： | 张永恒 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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