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.     

数值仿真在动车组空调设计中的应用

以某高速动车组中间车为研究对象,创建了车厢内部三维空间区域的数值计算模型,在冬季和夏季两种工况下,采用κ-ε标准湍流模型和SIMPLE算法,对车厢内的空气流动和传热状况进行了数值计算,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.并应用空调行业标准,对车厢内温度的均匀性及速度场的适用性进行了分析评估.研究结果表明该车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求.     

基于Fluent的铁路客车空调数值仿真平台

利用Visual Basic 6.0设计面向对象的铁路客车空调数值仿真平台.该平台通过调用基于Fluent二次开发的解释性脚本语言--Journal语言,进行参数化建模、自动数值计算;利用欧洲铁路联盟(UIC553)标准对直观显示车厢内的气流组织状况的后处理结果进行评估;对标准测点的计算温度数据与实验温度数据进行对比.基于该平台,那些不太熟悉CFD软件的工程师们就可以快速进行空调通风系统的数值仿真计算,从而提高方案对比效率.一个具有代表性的工程实例的应用证明了该平台的有效性与实用性.     

横风工况下高速动车组空调表面气动性能数值分析

通过采用不可压缩粘性流体的N-S方程和k-ε双方程湍流模型,建立了高速动车组模型,对其在不同横风工况下运行的外流场进行了空气动力学仿真.分析动车组空调表面的压力分布规律,结果表明:列车空调机组所受阻力值由头车至尾车逐渐减小,横风等级增加,阻力值变化不大;空调机组进出口表面负压值及冷凝器进出口压差随横风等级的增加而增大,...     

横风工况下高速动车组空调表面气动性能数值分析

通过采用不可压缩粘性流体的N-S方程和k-ε双方程湍流模型,建立了高速动车组模型,对其在不同横风工况下运行的外流场进行了空气动力学仿真.分析动车组空调表面的压力分布规律,结果表明：列车空调机组所受阻力值由头车至尾车逐渐减小,横风等级增加,阻力值变化不大;空调机组进出口表面负压值及冷凝器进出口压差随横风等级的增加而增大,4、8、12级横风时,空调进出口表面负压总值较无横风时分别提高约30%、174%、561%;随横风等级增加,头车空调所受横向力并无显著变化,而中,尾车空调所受横向力急剧增加,且方向与头车所受横向力相反.4、8、12级横风时,三车空调及导流罩所受横向力总值分别为78、532、2 499 N.     

空调通风系统CFD仿真及在摆式客车二等座车中的应用

铁路车辆设计过程中,空调通风系统是重要一环.采用CFD手段辅助设计,具有重要的工程意义与创新价值.采用计算流体力学软件Airpak(1.0)对摆式客车二等座车空调通风系统进行CFD仿真计算.结果表明此车的空调通风系统的设计是比较合理的,能够满足车厢内舒适度的要求.     

高速动车组通过隧道空气动力特性数值分析

应用Navier-Stokes方程对350 km/h高速动车组通过隧道的空气动力特性进行数值模拟,湍流模型采用标准κ-ε双方程模型.计算表明列车在隧道内运行时空气动力学响应发生了剧烈变化:表面最大正压出现在列车鼻端,为8 030 Pa,列车尾部过渡区产生最大负压-5 628 Pa;列车中车底部裙板最大负压为-5 763 Pa;列车阻力系数不断变化,最大值为1.048.列车过隧道时表面压力变化幅值远远超过明线运行,最大增加率达1 259%.计算结果不仅可以作为后续结构强度分析的基础,为车辆优化设计提供参考,同时也为轨道与隧道建筑设计提供了有价值的信息.     

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．     

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.     

考虑空气含湿量的列车空调系统数值仿真

为改善空调客车的空气调节系统,使其能够为乘客提供高品质的空气,从而满足乘客的乘车舒适度,对某空调列车的通风系统及车厢内部的空气流动情况进行了三维流动的数值模拟计算,通过对比分析,得到温度均匀的改进设计方案;为使空调通风系统仿真效果更加趋近实际情况,数值计算中考虑空气含湿量,研究空气含湿量对温度分布的作用;并且对人体散热量两种定义方式对车厢温度的影响进行对比分析.     

高速列车空调系统及车内流场分析

为检验高速列车空调系统设计的合理性,针对高速列车新风入口负压大、空调管路系统复杂、密封性好 的特点,建立了车厢内部与空调系统的整体模型.用有限体积法求解计算流体力学的控制微分方程,对整体流场 进行数值模拟,得到了风速、温度、湿度和CO2 体积浓度在客室内的分布,并用流场指标和热舒适性指标对客室 内的热舒适性进行了评价.结果表明:夏季列车以350km/h的速度行驶时,车厢内温度场分布比较均匀,CO2 体积浓度平均值为0.07%,满足不大于0.15%的舒适性要求;过道处风速高,导致有效温度差最大为-4.5C, 低于舒适指标标准值2.8C;送、回风方式是保证流场参数均匀分布及热舒适性的关键.      

置换通风在列车空调系统中的应用

介绍了置换通风的特性及其优点,并将该新型送风方式引入到列车空调系统中。采用k-ε双方程三维湍流模型,对25T型铁路空调客车软卧包间的室内气流的温度场、速度场进行了模拟,探讨了在铁路空调客车中应用置换通风方式的可能性,为空调客车室内舒适环境的优化研究提供了依据。置换通风;空调客车;数值模拟;CFD     

高速列车侧风效应的数值模拟

在侧风作用下,高速列车的空气动力学性能发生显著改变．基于三维定常可压缩流动的N-S方程,采用SST k-ω两方程湍流模型和有限体积法,对某型高速列车以350km／h的速度在25m／s侧风环境中运行的流场结构和气动力进行了数值模拟计算,分析了不同风向角的侧风对列车全车,以及受电弓、转向架和风挡等局部区域的作用．结果表明：在侧风作用下,列车的周围包括转向架处均产生复杂的涡流,压力分布十分复杂,转向架对流场的影响不容忽视;随着风向角（0～90°）的增大,侧向力系数及倾覆力矩系数也增大,列车倾覆及脱轨的风险性增加,且头车的倾覆力矩系数远大于中间车和尾车的倾覆力矩系数,应注重对头车的气动性能研究．     

空调通风系统CFD仿真及在摆式客车二等座车中的应用

铁路车辆设计过程中,空调通风系统是重要一环。采用CFD手段辅助设计,具有重要的工程意义与创新价值。采用计算流体力学软件Airpak(1.0）对摆式客车二等座车空调通风系统进行CFD仿真计算。结果表明此车的空调通风系统的设计是比较合理的,能够满足车厢内舒适度的要求。     

高速列车气动噪声数值仿真

建立了高速列车组包括头车、中间车、尾车及外部空间在内的气动噪声计算物理模型,从声学理论出发,结合列车实际运行的边界条件,运用以稳态结果作为初始值进行瞬态计算,预测了高速列车气动噪声,并对采用直接瞬态法计算气动噪声的可行性进行了分析计算.研究结果表明气动噪声分布于很宽的频带内,无明显的主频,属于宽频噪声.在低频中气动噪声...     

高速列车车轮强度快速评价系统研制

为提高高速列车车轮优化设计过程中车轮强度评价的效率,开发了高速列车车轮强度快速评价系统.基于数据库的车轮设计参数,利用ANSYS二次开发技术在ANSYS环境中驱动车轮三维模型的自动重建,以期望的网格密度,完成车轮模型的网格划分,继而按照车轮强度评价标准规定的工况,自动生成相应的强度分析前处理模型.调用ANSYS求解器完成强度仿真分析,最后进行数据后处理得到评价结论.以某型动车组车轮为例,通过人工计算与本文自动计算的结果对比,验证所开发系统的可靠性.     

高速列车气动噪声仿真与试验对比分析

通过Actran建立某高速列车1∶8缩尺比例的三辆编组的列车气动噪声CFD/CAA混合数值分析模型,模拟列车在250 km/h运行速度下外气动湍流噪声,分析结果表明,车外气动噪声在车头、受电弓、转向架处较大,且主要集中在500~2 000 Hz频率范围内.并将仿真分析结果与相应1∶8缩尺比例的列车模型在声学风洞中的气动噪声试验结果数据进行对比分析,仿真数据与试验数据基本吻合,仿真分析结果可以为新车型设计与改进提供可靠的数据.     

二郎山隧道通风系统局部影响数值模拟研究

二郎山隧道具有特长、高海拔、气候多变、双向交通、洞内汽流复杂等特点,所采用的平导送风半横向通风方式在我国是首次应用。运用CFD软件模拟该隧道半横向通风系统的局部空气流动状态、隧道及竖井和联接风道的局部阻力特性,得出各种几何结构型式和不同通风流量条件下,用于一元流模拟模型计算的局部阻力系数。     

高速列车优化外形的数值分析

本文利用作者博士研究生期间提出的三维钝体湍流绕流数值计算方法和计算程序，在国内首次对高速列车头型及车体横截面优化进行数值模拟研究，了解流线型头型各几何参数与形阻关系以及横截面各几何参数对横风下列车稳定性、安全性的影响。为京沪线高速列车推荐出综合考虑气动阻力、压力波特性的最佳头型，计算结果与西南交通大学ＸＮＪＤ－１风洞试验结果吻合很好。