地铁车辆空调系统气流组织数值计算与分析

介绍了国内某地铁A型车厢内气流组织型式及参数,利用计算流体动力学（CFD）软件Fluent,应用k—ε两方程湍流模型对气流组织进行了数值计算。重点讨论了在相同送风量的条件下,不同送风风速对车厢内温度场和速度场的影响,为地铁车辆空调气流组织的优化设计提供依据。     

地铁车站内列车火灾的三维数值模拟

发生火灾时为乘客营造安全的撤离路径是地铁车站环控系统的重要任务.针对地铁车站环境控制系统设计中常用的两种紧急通风模式,使用计算流体力学(CFD)的方法,采用重正化群(RNG)k-ε双方程紊流模型,对待建地铁车站内列车中部火灾进行了三维数值模拟,得到了站台上的温度场、气流速度场和烟气浓度的分布.通过分析和比较,认为在列车中部发生火灾时,仅依靠事故风机难以营造安全的疏散路径,提出了相应的改进措施.并对数值模拟方法在地铁车站环控系统设计中的应用进行了探讨,为地铁车站环控设计中紧急通风模式的选型提供了参考.     

司机室气流组织数值计算研究

根据不可压缩粘性流体的N-S方程和k-ε两方程湍流模型．采用有限容积法对司机室内冬季气流组织进行了数值计算研究。数值计算结果与试验结果吻合良好。     

竖井对高铁隧道内接触网风致振动的影响

高速铁路接触网属于复杂的空间耦联体系,其支持结构一直是我国高速铁路系统的薄弱环节.为给高铁隧道内接触网的设计和施工进一步提供理论依据,基于三维不可压缩N-S方程和标准k-ε两方程湍流模型理论,建立隧道-竖井-列车-空气三维CFD数值模型.基于ANSYS Workbench平台,结合流固耦合计算方法等手段,确定竖井对交叉...     

不同速度集装箱平车过隧道时的气动性能研究

采用k-ε双方程湍流模型,对集装箱平车以不同速度通过双线隧道时的气动性能进行了数值模拟。     

基于车内流场和温度场分析的双层列车空调风道优化

结合TRIZ(发明问题的解决理论)工具和风量分配原则对双层列车空调风道系统进行了结构优化设计,采用CFD(计算流体动力学)仿真分析方法,标准k-ε两方程模型对空调风道及整车车内流场及温度场进行仿真分析和优化设计,分析了车内流场和温度场的分布特性.通过1:1模型车的风道配套试验验证了计算方法和设计过程的合理性和正确性.     

400 km/h速度下编组长度对高速列车隧道交会压力波的影响

基于三维非定常可压缩雷诺时均N-S方程与k-ε两方程湍流模型,采用滑移网格方法,对400 km/h速度等级下不同编组长度(3车编组,8车编组,16车编组)列车于各自最不利长度隧道的等速交会工况进行模拟.对比数值计算与动模型试验结果,两者同一测点压力峰峰值相差不超过3.6％,验证了数值计算的可靠性.研究结果表明:列车表面压力峰峰值由头车至尾车呈下降趋势;随着编组长度由3车增加到16车,列车表面最大压力峰峰值由12.05 kPa增加到15.18 kPa;隧道壁面最大压力峰峰值由14.73 kPa增加至19.19 kPa.     

地铁车站环控系统设计中气流组织方案的数值模拟

针对地铁车站环境控制系统设计中常用的几种典型气流组织方案,使用计算流体力学(CFD)的方法,采用重正化群双方程紊流模型,对待建地铁车站及其隧道内的温度场和气流速度场进行三维数值模拟,得到各种方案下的温度和气流速度分布。通过分析和比较,认为屏蔽门方案能够得到最优的站台候车环境,但会使隧道内的温度有较大的升高,且投资较大;在投资较小的3种方案中,混合回/排风方案的效果最佳,对该方案造成的站台上气流速度分布不均匀的情况提出了相应的改善措施,并对数值模拟方法在地铁车站环控系统设计中的应用进行了探讨。     

高速列车湍流特性的数值模拟

为了研究不同的湍流模型对数值模拟结果精度和数值准确度的影响,采用了PRO-E和ICEMCFD进行模型的建立和网格的生成,使用FLUENT软件对高速列车外流场进行分析,在其他条件不变的情况下,湍流模型选用双方程k-ε模型和标准k-ω模型,通过对流场的受力和速度分布图的分析对比,可以看出RNGk-ε得出的数值结果与真实情况最接近,更加符合列车外流场气动的特性。     

地铁车厢内不同客流量的热环境特性及变化规律

为保证将可预测的客流量与地铁舒适性设计更好匹配,以长沙地铁B型车为研究对象,针对长沙冬冷夏热的气候特点以及地铁客流量波动可预测性,通过准确站坐比代替原始满载建立物理模型,运用RNG k-ε湍流模型、Airpak软件研究夏季运行期间载客车厢细致热环境特性以及不同立席密度对其影响变化规律,并加以实测数据验证.研究结果表明:客流量的波动不断破坏由设计者所设定的均匀性,速度场和温度场随人员变动渐偏离舒适,呈现出1.8 m高风速带状区域,车厢中部位置热量集中且温度增幅达到3.5℃等现象,以上情况随乘客拥挤度上升而不断加剧.     

200km／h电动旅客列车空气动力性能数值仿真

运用流体动力学数值计算软件CFX，采用三维粘性不可压缩雷诺平均应力方程和k-ε双方湍流模型，对200km/h电动旅客列车进行了表面压力、速度分布及空气阻力的计算分析。所得结果与相应实车试验和风洞模型试验结果进行了比较分析，最终表明计算结果与试验结果基本吻合。     

声屏障几何形状对高速列车气动噪声影响的数值模拟及降噪研究

基于Lighthill声类比理论分别求解高速列车气动噪声的产生和传播过程,首先由RNG k-ε湍流模型求得流场的稳态计算结果,之后采用大涡模拟和FW-H方程对比直立与半圆形声屏障降噪性能的差异,通过建立包含3节车编组的CRH380A型高速列车和2种声屏障在内的仿真模型,研究声屏障几何形状的改变对声学性能及降噪能力产生的影响。结果表明:圆心角为180°的半圆形声屏障在测点处的平均插入损失较大,同时对气动噪声的降噪需求有着良好的匹配,综合声学性能较传统的直立声屏障更优;缩小圆心角会导致半圆形声屏障的降噪能力相应降低,其插入损失在圆心角由180°减至120°的过程中呈现明显的下降趋势,之后的降幅相对较小,圆心角为30°的半圆形声屏障降噪效果已与等高的直立声屏障类似。     

导流块对高速检测车空调系统进出风口压力影响的数值分析

以不可压缩黏性N-S方程和RNGk-ε湍流模型为基础,对4辆编组检测车以350km/h速度明线运行的空气流场进行了数值分析,针对空调导流块对检测车空调表面压力分布的影响进行了研究。先后对安装导流块、改变冷凝风机进出风方向及去掉导流块3种设计方案明线运行的外流场进行了数值模拟,得到3种设计方案气动特性及空调冷凝风机进出风口压力差的定量结果。计算结果表明,去掉导流块并不利于冷凝风机的进出风,而安装导流块、改变冷凝风机进出风方向的方案是较好的设计方案。     

紊流k—ε双方程数学模型应用于铁路客车车内气流组织的模拟计算

运用紊流k-ε双方程数学模型理论对铁路客调车（硬座车）车内气流组织，主要是速度场、温度场进行了模拟计算。计算中采用了交错网络和压力修正法，建立了计算边界条件。并与试验结果进行了简单对比，初步提出了有效预测车内气流组织状况的方法。     

高原低气压增氧旅客列车车厢温度场及热舒适的CFD评价

根据青藏铁路格尔木—拉萨段客车增氧低压的环境特点,对人体热舒适评价指标进行修正。基于RNGk—ε模型,采用计算流体动力学软件(CFD),建立25T型客车的简化CFD模型,利用求解该模型获取的数据对乘客热舒适性进行评价。结果表明:靠近车厢内部中央的温度低,靠近四周壁面的高;除车窗附近2个温度测点在大气压强为101.3kPa时的温度线与大气压强为70.7kPa时的有较大差异外,其余4个测点的温度线在这2个大气压强时重合或非常接近;大气压强为101.3和70.7kPa时,6个测点的温度比大气压强为55.6kPa时高0～2℃:在车厢外气温和辐射强度相同的条件下,大气压强下降至55.6kPa时才对车厢内温度产生明显的影响;当大气压强为55.6kPa时,受气流影响,坐在靠近走廊座位且面对来流方向乘客的热舒适性比在大气压强为101.3和70.7kPa时更接近中性,而坐在靠阴面侧壁座位且背对来流方向乘客的热舒适性比在大气压强为70.7kPa时更接近中性;坐在靠近阳面侧壁座位乘客的热舒适性指标为0.1～0.4,介于中性和稍热之间;而坐在其他座位乘客的热舒适性指标为-1.0～-0.6,介于中性和稍冷之间。由此可推断:大气压强和座位在车厢内的位置是影响车厢内乘客热舒适的主要因素。     

地铁入口处缓冲结构对车体压力的影响研究

为了将地铁瞬变压力的波动控制在人体舒适度范围内,根据三维不可压缩Navier-Stokes方程和标准k-ε紊流模型,以22.73 m2的地铁区间矩形隧道为研究对象,建立隧道-列车-空气数值模型,分析地铁隧道中列车特征部位压力和压力梯度的变化规律和影响因素。研究结果表明：列车运行速度超过100 km/h后,有必要在地铁入口处设置缓冲结构;缓冲结构降低压力最大值的效果并不显著,但降低压力梯度最大值的效果显著;喇叭型缓冲结构是优选的地铁入口降压措施;缓冲结构的最佳长度为2倍隧道水力直径;缓冲结构的横断面积越大,其降压效果越好;缓冲结构的最佳开孔率为30%左右。     

倒梯形桁架桥断面气动参数研究

采用计算流体力学(CFD)和风洞试验相结合的方法,对某倒梯形桁架主梁断面二维等效模型和气动导纳函数进行研究。首先依据外轮廓和实面积比不变的原则,建立斜腹杆位置不同的二维模型,识别其静力三分力系数并与风洞试验结果对比,得到二维等效模型。随后基于二维SST k-ω湍流模型和2D LES模拟,对二维等效模型分别进行气动导纳数值识别,识别结果与风洞试验对比研究。结果表明:无论是基于RANS的SST湍流模型还是2D LES模拟,二维等效模型气动导纳识别结果均与Sears函数较为接近,而SST k-ω模型气动仿真结果与风洞试验吻合良好;采用文章所用模型简化和数值识别方法,可对桁梁的气动参数进行有效识别。     

横风作用下高速机车的气动性能

采用三维定常、不可压N-S方程和k-ε双方程湍流模型,利用有限体积法对不同路况下运行的列车进行数值模拟计算,分析车速、风速及路堤高度对机车气动性能的影响。研究结果表明:路堤高度的升高、车速的变大、横风风速的增大、横风风向角的变大都会使得高速机车的气动力变大,但由于本文中车速相差不大,因此,车速的变化对高速机车气动力的影响相对其余几种因素较小。     

城际轨道交通车辆空调通风系统的数值仿真研究

基于某型号城际轨道交通车辆头车建立客室及空调通风系统风道的三维几何模型,采用多面体网格离散计算域和流量进出口边界,将SIMPLE算法与Realizable k-ε湍流模型相结合,进行送风道的仿真优化及试验验证,以完成客室空间三维全流场仿真计算。研究表明,合适开孔率的孔板通过调节孔板位置对调节送风均匀性效果显著。通过对客室空间气流组织分布以及典型截面压力场和温度场的仿真分析表明,头车客室空间内的流场及温度场分布整体较均匀,满足工程设计要求。