高速列车VIP车厢送风均匀性及气流组织优化研究

论文摘要

随着高速列车的迅速发展,乘客对列车的舒适性提出了更高的要求。高速列车空调的送风方式、送风速度、送风温度等影响着车内的气流组织和舒适性。列车VIP车厢内气流组织的要求更高。本文采用CFD模拟和实验方法,以实现列车送风均匀性和优化包厢内气流组织为目的,对VIP车厢孔板送风道和车厢内气流组织进行了系统研究。研究结果对高速列车送风系统设计及车厢内舒适度的研究具有一定的指导意义。由于VIP车厢结构的特殊性,本文采用N点风口模型对某高速列车送风系统进行了CFD模拟。模拟结果显示各个包厢与其对应的走廊侧送风量近似相等,但是由于包厢的空间较走廊大,且包厢与走廊间有1.65m的隔断,导致包厢内风量不能很好的满足要求。于是提出了加大包厢侧风量的方法,通过在主风道内加挡板、调整软管和小静压箱尺寸的方法进行调整,调整后仿真结果表明列车各包厢的风量不平衡率均在10%以内,其中最大值为6.67%,满足工程要求。同时CFD模拟结果也表明包厢内温度场和速度场分布较为均匀,满足客室内舒适性要求。以1:1的比例在列车实验台上搭建实际的送风系统进行实验。实验分别测试了各个包厢及对应的走廊侧送风口风量。将实验和仿真结果对比发现各送风口的CFD模拟值与实测值趋势一致且最大相对误差为9.57%,基本满足工程要求。包厢内温度和风速测试结果与CFD模拟结果也比较吻合,满足铁标中关于温度场和速度场的要求,并用不均匀系数评价指标对实验结果进行了评估。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 列车送风系统的研究
• 1.2.1 条缝式静压送风系统
• 1.2.2 全空气诱导器送风系统
• 1.2.3 圆管式送风系统
• 1.2.4 环状均匀送风系统
• 1.2.5 外接螺旋风管式变截面送风系统
• 1.2.6 孔板送风系统
• 1.3 空调列车室内气流组织的研究
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 VIP 车厢孔板风口简化方法
• 2.1 VIP 车厢简介
• 2.2 CFD 概述
• 2.3 N 点风口模型
• 2.4 风量不均匀系数
• 2.5 气流组织评价
• 第3章 空调送风系统及包厢内气流组织的CFD 模拟
• 3.1 数学模型的建立
• 3.1.1 假设条件
• 3.1.2 控制方程
• 3.2 物理模型的建立
• 3.2.1 送风系统物理模型
• 3.2.2 包厢物理模型
• 3.3 边界条件
• 3.3.1 送风系统边界条件设置
• 3.3.2 包厢边界条件设置
• 3.4 模型网格的划分
• 3.4.1 送风系统网格划分
• 3.4.2 包厢网格划分
• 3.5 CFD 模拟结果及分析
• 3.5.1 送风系统模拟结果及分析
• 3.5.2 包厢气流组织模拟结果及分析
• 第4章 VIP 车厢空调送风系统及包厢内气流组织的实验 研究
• 4.1 实验台及实验仪器简介
• 4.1.1 实验台的搭建
• 4.1.2 实验仪器
• 4.2 实验误差及分析
• 4.2.1 系统误差分析
• 4.2.2 随机误差分析
• 4.3 测试方法概述
• 4.4 调试前后空调送风系统测试及结果分析
• 4.5 包厢气流组织测试及结果分析
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢