基于能耗分析的车厢热舒适性综合研究

随着人们生活水平的提高,旅客对列车的舒适度也提出了更高的要求,如何在保障旅客热舒适性的同时降低能耗已成为当前研究的热点问题.基于热舒适性评价指标和车厢能耗模型,针对影响列车空调系统能耗以及热舒适性的车厢内风速、温度和相对湿度加以综合探讨,提出了列车空调系统的节能调控措施,为列车空调系统的进一步节能改造和改善车厢内人体热...     

高速动车组车内流场数值分析

运用FLUENT软件对高速动车组整车三维流场进行了数值模拟,计算中综合考虑了车体壁面传热、人体散热、太阳辐射等多种传热过程,通过计算获得了车内速度场、温度场分布,得出客室内风速满足UIC553的相关规定,同时针对流场中温度分布不均匀,对影响流场分布的相应结构进行了优化分析,提高了温度分布的均匀性．这些计算结果可用于指导高速动车组空调系统及车内气流组织的优化设计．     

地铁车空调风道及车室内气流组织数值仿真

以某厂地铁车厢头车为研究对象,结合计算流体力学软件——FLUENT对空调风道及车厢内部三维空间区域的空气流动和传热状况进行了数值分析,根据欧洲标准EN14750-1对空调通风设计方案进行了评估,计算中综合考虑了车体壁面传热、人体散热等多种传热过程.计算结果表明将空调机组下方的八个风道出风口去掉,地铁风道的出风口均匀性得到了有效地改善,风道出风口的平均速度最大差值由2.92 m/s变为2.23 m/s;条缝型送风口能够提供较好的空气品质;在车厢内定员226人的情况下,地铁车厢头车的空调通风系统满足了乘客热舒适性的要求.研究结果为地铁空调列车通风系统的合理设计提供了参考依据.     

基于舒适性的高原列车空调系统控制模式研究

运行在青藏线上的空调列车,其车内环境受车外环境条件影响很大.在分析了现运行青藏线空调列车空调系统控制过程的基础上,从舒适性的角度提出了同时考虑车内新风量需求、氧气浓度限值、污染物浓度控制、舒适性等因素的列车空调系统及制/供氧系统控制方案.该系统除了考虑人体因素和车内环境因素对舒适性的影响,还将车外大气压和车内氧浓度归入舒适性的影响因素,实现了舒适与节能的统一.研究对现运营的青藏线列车空调系统的技术改进、运行管理、车内空气品质改善有重要的理论指导意义.     

地铁列车车厢内不同气流形式下的舒适性

针对地铁B型列车车厢,研究了车厢内温度场和速度场分布情况,并对现有回风口布置方式进行优化,采用Airpak软件建立车厢-人员-车厢内空气环境的气流流动、传热与传质三维耦合数学求解模型,进行数值模拟研究.结果表明:当回风口布置在侧顶板与侧墙板之间的连接处空气分布特性指标比回风口布置于车厢顶部时增大34.2%,比回风口均匀布置在车厢顶部中轴线上增大19.7%,能效利用率分别提高0.267和0.11.因此回风口布置在侧顶板与侧墙板之间的连接处,能很好地解决气流短路问题,改善车厢内的舒适性.     

基于FDS的列车车箱火灾烟气数值模拟

为了研究列车车厢内部火灾烟气的流动规律,以CRH2A动车组的一节车厢为原型,按照车厢车门开启状况、火源功率及空气幕出口风速分别设定9种工况,运用火灾模拟软件FDS对各工况下车厢内的烟气流动进行数值模拟,计算分析各工况下烟气扩散过程、车厢内部各区域能见度、烟气温度的分布及变化趋势.研究结果表明:车门关闭时烟气下降速度快,烟气温度高,烟气层高度低,能见度差;火源功率越大,车厢内实际热释放速率越大;综合考虑防烟的有效性和经济性,在车厢内部火灾功率为0.2 MW时,应开启车厢内部车门;空气幕可有效阻挡烟气蔓延,其出口速度为5 m/s时挡烟效果较好.     

不同火源功率对列车火灾影响的FDS模拟与分析

以某高速检测列车为背景,采用美国NIST开发的大涡模拟软件,对列车运行速度为40km/h时10、15、20、25 MW四种火源功率对列车火灾的影响进行数值模拟与分析.计算结果表明列车火灾可以达到的最大火灾热释放速率为20 MW,火源功率在10～20 MW之间时,改变火源功率对列车内的温度和烟气浓度影响不大.在车厢外壁将...     

高速列车车内温度场与气流场研究

应用FLUENT软件对高速软卧车包间内的温度场和气流场进行了数值模拟,基于非稳态的双方程湍流模型,分别对夏季、冬季送风情况下包间内的温度、速度分布进行分析.研究结果表明,客室空调原送风量分配方案对应的温度场和气流场不能满足标准要求.通过调整客室内各个部位的风量,温度场和气流场的计算结果基本满足UIC553的要求.根据以上的仿真计算结果对目前的通风系统提出了合理的改进建议.     

350 km/h高速列车过特长双线隧道时 表面压力分布数值模拟分析

基于三维定常不可压的黏性流场N-S及方程湍流模型,利用有限体积数值模拟方法分析计算出某型时速350 km/h高速列车在明线及特长双线隧道内运行时的局部流场结构及压力波分布情况。研究发现:流场分布结构复杂且不规律,整体趋势上列车靠近隧道的一侧所受静压大于靠近中心线的一侧所受静压,同时迎风侧压力波动现象较为明显,且两侧所受静压沿列车长度方向逐渐减小;隧道方面:列车侧与无车侧内轮廓所受静压沿列车长度方向逐渐增大,然后于列车头部位置骤降并逐渐趋于平缓下降,到背风侧列车尾部位置突增达到一个极大值,然后逐渐下降并趋于稳定,列车侧内轮廓所受静压沿列车长度方向在靠近列车头车司机室部位,压力波动现象较为明显,且迎风侧压力波动现象较背风侧更为突出,无车侧基本无压力波动现象产生,轮廓静压分布沿着隧道底部逐渐向隧道顶部基本保持稳定。     

带疏散通道的高速铁路隧道内列车风分布特征

采用数值方法对高速列车在带疏散通道的隧道内列车风时程变化规律和空间分布特征进行了研究.结果表明,测点处列车风的风速在车头与车尾经过时变化较剧烈,隧道纵向列车风最大值出现在列车完全进入隧道后的时段,且车头、车尾附近的列车风以横向风为主.隧道内会车时,列车风的时程变化规律与单车运行情况下基本相同,由于列车风反向叠加,两车之间的列车风风速很小,且在在隧道内呈中心对称分布.近列车疏散通道内纵向列车风变化规律与隧道中线附近的列车风基本相似,而远列车侧疏散通道内纵向列车风风速变化相对缓和.     

250km/h动车组头车司机室及客室内流场数值分析

以某250 km/h动车组头车为研究对象,建立了其司机室和客室内流场的计算模型,利用计算流体力学数值仿真方法,采用κ-ε标准湍流计算模型和SIMPLE算法,对头车司机室和客室的空调风道和内流场进行了数值计算,获得了流场内流动参数的详细信息,并结合国际铁路联盟规程UIC 553-01-2005（客车的通风、采暖和空调型式试验）对头车司机室和客室的温度场和速度场进行评估.研究结果表明该头车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求.     

高速动车组空调系统数值仿真及引入UIC标准的评价

为分析某高速动车组头车车厢空调通风系统性能,基于CFD数值仿真技术对该车空调通风系统模型进行数值计算.为评价数值计算结果,引入UIC-553标准,分析标准测点的温度值和速度值,证明该车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求.同时,将该空调系统的设计理念推广到国内其它客车的空调通风系统的设计过程中是很有意义的.     

基于半模型的高速列车远场气动噪声计算方法

随着高速列车运行速度的提高，其气动噪声问题逐渐凸显，如何准确快速预测高速列车的远场气动噪声成为关键.利用半自由空间的Green函数求解FW-H方程，推导了考虑半模型时的远场声学积分公式，提出通过半模型的数值计算结果预测全模型高速列车远场气动噪声的方法；建立了全模型和半模型高速列车的气动噪声数值计算模型，应用改进延迟的分离涡模拟方法对不同模型高速列车表面的气动噪声源进行求解；通过风洞试验进行了全模型高速列车的数值仿真计算方法验证；对比分析了全模型和半模型高速列车周围的流场结构、气动噪声源和远场气动噪声特性.结果表明：半模型高速列车数值计算得到的列车周围流场结构、气动噪声源以及远场气动噪声特性与全模型的一致；采用半模型计算会过高估计列车尾车流线型区域表面压力的波动程度和噪声源的辐射强度，但通过半模型预测整车模型的远场噪声平均声压级误差小于1 dBA；相比于全模型高速列车，半模型计算时的网格总量减少一半.     

基于能源链的纯电动公交车全生命周期CO2减排效果研究

为准确量化纯电动公交车CO₂减排效果,更好地推动纯电动公交车在城市公交领域的推广应用,本文从能源链角度对纯电动公交车全生命周期的CO₂减排效果进行了研究.基于能源消耗数据,构建了基于能源链的纯电动公交车全生命周期CO₂排放模型;采用单因素敏感性分析法对排放模型的主要影响因素进行了分析,并基于此采用情景分析法建立了CO₂ 减排效果分析方法;通过实际案例及情景设置分析了现阶段及不同场景下纯电动公交车的CO₂减排效果.结果表明：在相同运营环境下,相比柴油公交车,纯电动公交车能源链全生命周期每百公里可以实现CO₂减排61.20%;在设定的不同情景下,2025年,2035年,2050年纯电动公交车的使用将分别实现每天CO₂减排134 712.36 t,253 566.80 t,326 323.74 t.     

沪宁城际铁路轨道高低不平顺状态分析

为分析轨道高低不平顺对沪宁城际铁路列车运行动力学性能的影响,建立了车辆轨道耦合模型,计算得到不同轨道谱激扰下的列车动力学性能指标,包括沪宁城际铁路实测轨道不平顺、秦沈有砟、无砟谱和德国高干扰、低干扰谱.经对比分析,结论如下：沪宁城际轨道谱实测不平顺激扰下,列车各项动力学性能指标均为最优值,且满足相应限值要求,反映出沪宁城际轨道良好的平顺性;其他4种轨道谱激扰下列车各项动力学性能指标也均满足相应限值要求,能够保证列车舒适度及行车安全.研究成果可为沪宁城际铁路养护维修中轨道高低不平顺管理提供参考.     

国际集装箱内陆段铁路运输链碳排放量估算

忽略装卸作业、集卡短驳、空箱调运和能源生命周期排放会显著低估铁路运输链的CO₂排放量.本文聚焦国际集装箱内陆段运输,基于运输链视角和能源生命周期理念,研究铁路运输链(自空箱装车至港口重箱卸车)的CO₂排放.根据 ASIF(活动-结构-能耗强度-排放因子)方程,建立国际集装箱内陆段铁路运输链的CO₂排放估算模型,并以义乌经宁波港域出口集装箱铁路运输为例,估算不同情景下铁路运输链的CO₂排放量.结果表明,义乌-宁波铁路运输链的CO₂排放量最多被低估99.215%,新建铁路最多可减少CO₂排放量22.821%.研究成果可为评估多式联运的CO₂减排效果提供技术支撑.     

兰新高速线动车组设计环境参数探讨

针对兰新高速线高寒、高温、高海拔、强风沙、强紫外线等特点,对适用于在该线路运行的动车组的设计环境参数选取进行了探讨,提出了具体指标：环境温度为-40～ ＋40℃;海拔高度为3000 m;限速条件＞33 m/s,停运紫外线强度为5级.     

列车绕流的瞬态与稳态数值模拟对比

采用大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）和基于雷诺平均（Reynolds Average Navier-Stocks,RANS）的SST（Shear Stress Transport）k-ω湍流模型,分别对高速列车单车明线运行进行瞬态和稳态的仿真计算,通过与实车测试数据比较对数值模拟进行了验证.对比分析LES和RANS的计算结果发现：对于车头表面测压点,LES和RANS都能给出高精度的计算结果,且LES的瞬态计算结果表明,表面压力最大值在一个很宽的范围内波动;对于列车绕流结构,LES较RANS表现出更强的小尺度涡的捕捉能力,尤其表现在复杂的尾流区;通过气动力系数的傅里叶变换分析了波动的频域特性.LES在较复杂列车模型外流场模拟中的高计算精度,及其广泛的结果信息可以为列车的系统耦合设计提供可靠的数据参考.     

低温送风系统散流器的性能评价

通过实验和数值模拟计算，对风车－风扇诱导型散流器的性能进行分析，表明该型散流器具有高诱导比，并且在一次风量变化范围很大时均能正常工作，因而能在空调房间的工作区内形成较为均匀的气流分布和温度分布。由此可见，在冰蓄冷低温送风系统中，采用该型散流器可获得舒适的室内热环境。