吴剑[1]2010年在《列车空调系统送风均匀性的优化研究》文中提出铁路运输是我国主要的中、长途运输方式,在目前不断提高运行速度的情况下,列车内环境的舒适性也日益受到人们的关注。空调送风系统是当前高速列车重要的子系统,车室内人体热舒适性在很大程度上取决于风道送风的均匀性。本文以某高速列车作为研究对象,利用计算流体力学理论和方法,应用Fluent软件模拟列车送风系统的送风均匀性以及包间内的温度场和速度场的分布情况,并针对计算中出现的问题对送风系统进行改进,最后对改进后的计算结果进行评价,取得了较好的效果,为列车通风设计及优化提供一定的参考和依据。本文完成的研究工作如下:首先对此卧铺车的送风系统进行设计计算,为后续的仿真及试验工作提供依据。其次根据列车CAD图纸建立送风系统及列车包厢的叁维模型,对此卧铺车的送风系统进行CFD模拟,通过调整各风口对应的孔口面积对各包间风口的送风量进行调节,使包间之间的送风不平衡率达在5%左右;在此基础上进行气流组织的仿真计算,提出了合理布置包间内物体的方法,使包间内气流分布更为均匀,计算结果表明包间内温度场和速度场分布较为均匀,可以满足客室内舒适性要求。然后,以1:1的比例搭建原型试验台,分别对各送风口风量及包间气流组织进行了测试,通过对比发现各风口风量及包间的CFD模拟值与试验测试值趋势一致而且较为接近,满足工程要求,可见此种通过仿真计算发现问题,进而改变模型进行调整,然后指导试验的方法是可行且有效的。最后,按照铁标中关于温度场和速度场的要求,并且采用不均匀系数和空气分布特性(ADPI)两个评价指标对结果进行了评估,试验结果满足工程要求。
刘文华[2]2008年在《空调列车气流组织的数值分析》文中指出随着我国铁路第六次提速,旅客对空调列车的舒适性提出了更高的要求。但当前空调列车的空气品质与旅客的期望值仍有差距,主要表现在关键部位空气龄较长,PMV不达标,影响了旅客的舒适性,因此对改进列车空调系统的呼声愈来愈高。由于不同的通风方式及送排风口位置会产生不同的气流组织,因此本文选取顶置混合通风、孔板送风、下送上排通风(准置换通风)进行仿真研究,以便对目前列车空调系统的改进提出理论依据。在模拟中突出了以人为本的研究理念,根据铁标规定选取旅客坐姿、睡姿、站姿的高度进行气流组织研究。由于美国Fluent公司专门用于暖通空调领域的Airpak软件具有快速地建模功能,强大的求解器及后处理显示功能,又限于实验条件,因此本文采用该软件对25T型软卧空调车的不同通风方式进行数值模拟。首先对模型进行简化,然后通过文献的实验数据和相同条件下Airpak模拟结果进行对比,验证Airpak模拟方法的正确性。以此为基础,对软卧车混合通风、孔板通风、准置换通风方式建模,并进行了多种送风参数的模拟计算,对各种送风参数典型截面的PMV值及平均空气龄值进行了对比分析,找出了较理想的送风参数。最后,将叁种通风方式在温度分布、速度分布、空气品质及节能方面进行了比较分析,得出了很多有益的结论。通过研究发现:用数值模拟的方法分析和评价车厢内气流组织是可行的;本文对叁种通风方式分别计算了不同送风参数组合,得到了每种送风方式的最佳参数组合;在达到相同舒适度的准置换通风比混合通风方式具有送风温度高,空气品质好,节能等优点;准置换通风在0.5m处空气龄值最小,刚好对应于下铺旅客睡姿位置,对旅客的最佳睡姿给出建议。
曾亚明[3]2014年在《硬卧客车内气流组织的数值模拟与空调方式的优化研究》文中提出随着铁路事业的快速发展,铁路客车已成为人们外出旅行的主要交通工具,但目前空调客车内的热环境和空气品质不能满足旅客要求。例如,空调硬卧车厢内各铺位之间温度分布不均匀；在乘坐长途列车时,旅客常常会出现口干、鼻塞、头晕、皮肤干燥、烦躁等不良症状。气流组织的好坏是影响空调列车室内热环境和空气品质的决定性因素,故本文将对空调列车室内气流组织进行模拟研究。经大量研究成果表明,Standard k-ε紊流模型被应用于研究空调车厢内气流组织领域已十分成熟。本文依此结论为基础,以YW25K型空调硬卧列车为研究对象,借助PHOENICS模拟软件,模拟几种典型紊流模型,通过对比分析找到更合理的紊流模型。然后,采取相同紊流模型,分别对不同网格划分方法及不同迭代次数进行模拟分析,找到合适的网格划分方法及迭代次数。并通过实验验证的方式证明所建立的数学模型、物理模型、热源条件处理及松弛因子选取等的合理性和可信性。由于整节车厢模型复杂,计算量大且耗时,为方便后续进一步研究,本文提出一种大空间的模拟简化方法,采取对边界条件进行适当处理,实现用中部卧铺隔间代替整节车厢进行研究,通过分析得出该简化方法是合理的、可信的。本文通过对不同送风角度及不同送回风方式进行模拟,分析各种情况下硬卧车厢内典型断面的气流组织评价指标,得出40。左右为合理的送风角度,每层铺位上侧送风车厢端部回风(即工位送风)为较合理的送回风方式。本文的研究结果对改善空调硬卧客车内的舒适状况和空气品质提供重要的参考依据。
张桂荣[4]2001年在《铁路客车空调气流组织的模拟与评价》文中研究说明本课题以铁路空调客车为研究对象，探寻用数值模拟方法计算车厢内有源叁维温度场与速度场的可能性。目的是通过对车厢内部气流的模拟计算，了解不同送风方式和送风参数下车内流场的变化情况，为铁路空调客车气流组织的良好设计提供参考依据。 将数值模拟用于空调客车气流组织的研究在国内尚属首次，本课题采用在理论分析基础上，数值计算与原型实验相结合，以数值计算为主的研究方法，利用PHOENICS软件对车内流场进行模拟，经与实验结果对比，模拟结果合理，因而将数值计算应用于列车客室空调气流组织的评价。研究发现传统的车顶条缝送风及格栅送风为较好的送风方式。本文首次提出的椅背送风由于其较好的舒适度状况、可与车下安装的空调机组相配合及其较好的空气品质而可以推广应用。小桌下工作区送风由于很难达到舒适度要求而不宜采纳。文中还对目前空调客车的舒适度状况进行了调查与分析，对列车空调提出合理建议，有利于今后列车空调舒适度的提高、节能及控制。 本课题研究发现，用数值模拟方法分析和评价车厢内气流组织是可行的，研究为空调列车车室内合理的气流组织的预测、分析和评价，奠定了坚实的基础。
郭阳[5]2012年在《空调列车不同送风方式下气流组织及热舒适模拟研究》文中进行了进一步梳理铁路空调客车的热环境对乘客的乘坐舒适性以及乘客身体、身心健康都有着重要的影响,而这种影响主要就是通过列车车厢内的气流组织表现出来的,即车厢内的速度场及温度场。温度场和速度场的调节又主要依靠着车内的空调系统,数值模拟是一种直观而又有效的方法,用来研究铁路空调客车车厢内的气流组织特性非常合适。本文首先介绍的是铁路空调客车车厢内流场研究的国内外现状、数值模拟理论以及网格划分方法等；然后利用Airpak软件自带的建模功能,建立列车硬卧车厢和软卧车厢的模型并对其划分网格；再利用Airpak软件对各个工况送风参数进行数值模拟；最后用计算出的结果,分析车内空调送风口的位置、送风温度、送风速度对车厢内温度场以及速度场的影响,提出最优工况,并分析各种送风方式的优劣。本文通过对两种车型进行数值计算,由结果分析得到温度场和速度场的分布特征,总结形成流场的规律以及影响因素,根据模拟计算结果,再提出有针对性的改善工况(硬卧车厢软卧车厢各模拟六组送风参数)。硬卧车厢比较流行的车顶格栅送风方式,由于乘客的腿部距离送风口出风位置较近,能够看到舒适性较差(工况1、2偏冷),要提高上铺乘客腿部区域温度,下铺的乘客热舒适性又会降低,工况3最大程度缓解了以上问题；改为行李架送风方式以后,发现气流组织有明显改善,上铺乘客腿部过冷的问题基本解决；两种送风方式下,车厢内的气流速度都控制在0.35m/s以下,漩涡特征明显,换热较好；且上中下叁个铺位乘客热舒适性都能够满足要求,工况6相比工况4、5,更适合作为最佳送风参数组合。软卧车厢空调系统中格栅送风也是较流行的一种送风方式,但其面临的问题如硬卧车厢一样,上铺乘客的热舒适性不能够保证,温度均匀性差,经常出现“头热脚冷”的现象,工况1、2、3中工况3达到最优；而在新兴的车顶贴附送风方式下,车厢内换热更充分,温度均匀性较格栅送风方式明显提高,热舒适性也更高,包厢内的气流速度控制较好,是一种值得推广的送风方式,相比工况4、5,工况6热舒适性达到最优。通过对本课题的研究,发现在硬卧和软卧车厢内,床铺对气流组织的影响是很大的,造成很多送风冷空气不能与下铺正上方的气流充分混合。采用数值模拟方法来分析研究车厢内气流组织是可行的。研究结果为铁路客车空调设计人员提供了有价值的参考依据。
徐峰[6]2010年在《基于无线传感器网络的列车空调数据采集分析系统研究》文中进行了进一步梳理本文的工作是根据与长春轨道客车股份有限公司合作开发的项目“温度场检测及分析系统”(合同编号:2009220101000482)所展开的。本文提出了一种基于无线传感器网络的客车空调数据采集分析系统,用以研究客车车厢内热舒适性。本方案实现了温度场数据检测与热舒适性评价,为设计者改善车厢内热舒适性提供了有益的帮助。在分析了铁路客车空调性能检测技术的发展和ZigBee协议结构的基础上,设计了适用于客车车厢环境的网络拓扑结构,构建了以终端节点、路由器和协调器节点为核心的网络结构。选用Jennie公司JN5139 ZigBee解决方案组成了系统数据传输平台,对系统平台进行了软件开发。对安装在空调系统内的数据采集模块在硬件和软件上进行了低功耗设计,使其能长期安全地运行。建立了以Windows为界面的监控系统,实现了对所测温度的实时显示等功能,方便日后数据的存储与查询。本文还结合人体生理的特点,确定出合理的边界条件(如温度、湿度等),采用数值计算方法分析温度场、速度场,建立了流动与传热的控制方程,对方程进行了离散化。本文给出了利用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对客车车厢内气流组织仿真的方法,进行了车室内温度场的模拟试验,讨论了热舒适性评价指标,为设计者改善客车热舒适性提供了有价值的参考依据。
尹慧慧[7]2010年在《孔板在列车送风系统中的应用》文中认为孔板送风一般应用于对区域温差和工作区风速要求严格的环境,尤其适合列车这种对均匀送风和空间有特殊要求的环境。孔板送风应用于列车送风系统中,提高了列车内环境的舒适性,并且使车内表面更加美观。孔板本来主要是作为送风末端存在的,一般都需要有单独的风量调节构件,本文将孔板同时作为风量调节构件和送风末端。本文结合理论分析、CFD模拟和实验测试,对该系统的设计计算方法和送风特性进行了分析,以指导实际的列车送风系统设计。首先,从理论上分析了冬、夏季两种送风系统的设计计算方法,提出了风量调节方案并得出最终的理论设计方案,将设计方案应用于CFD模拟,由模拟结果与计算结果的对比发现,冬、夏季送风系统主风道内压力和风速分布均匀,送风均匀性较好,而且夏季送风系统的压降仅为33.1Pa,相比其它类型送风系统要小得多,极大地降低了风机能耗。CFD模拟和理论计算的结果反映出了相同的送风特性。然后,在多功能通风空调综合实验台上按1:1搭建了原型风道,将CFD模拟结果应用于实验,并进行了风压分布以及出风口风量的测试。结果表明,实测结果与模拟结果最大偏差不超过10%,证明了本文提出的设计计算方法的正确性,又表明可以采用CFD方法对此类送风系统进行分析。最后,对夏季孔板送风方式下的车厢内气流组织进行了CFD模拟和实验研究,并与目前动车组内常用的环状管网送风系统的车厢内气流组织进行对比分析,用不均匀系数和空气分布指标两个参数对两种方式进行评价,结果显示,孔板送风方式下的车厢内气流组织要优于后者。在原车送回风系统基础上对车厢内气流组织的优化进行探讨,提出了依靠风阀转换改变送回风形式的优化方案,对优化前后的模拟结果进行对比分析,得出优化后气流组织优于优化前的结论。本文工作可以为列车送风道的设计提供参考和依据,也可为类似的送风道提供借鉴。
郝桂珍[8]2008年在《列车软卧包厢诱导通风气流组织的仿真研究》文中研究指明在铁路客车空调中,通风占有重要的地位。车内空气质量的好坏,在很大程度上取决于通风的气流组织的状况。传统的通风方式在客车空调中已暴露出了一些问题,车内气流组织不均匀、存在送风死角、空气龄长等。而全空气诱导空调系统具有以下优点:节省空间;提高车厢内的空气质量及人体的舒适性;系统的稳定性与可靠性高;在相同的安装尺寸下设备安装位置低;系统适用范围大,且可以单独调节等。故本文引入了诱导通风方式,以铁路空调客车25T型车的软卧包厢为研究对象,采用数值计算方法,利用Icepak软件进行模拟,对包厢内的气流组织进行了模拟分析研究。目的是通过对软包厢内气流组织的模拟计算,掌握不同的诱导通风形式和送风参数下包厢内流场的变化情况,为软卧空调客车气流组织的良好设计提供参考依据。本课题采用在理论分析的基础上,利用Icepak软件对客室内流场进行模拟,数值计算结果与实验结果进行了对比,证明模拟结果合理,Icepak软件可以应用于列车空调气流组织的评价。本课题所做工作,旨在为列车空调设计人员及设计管理人员改进通风系统的设置提供参考依据,以期在空气质量上达到一个满意的结果。
张曙[9]2006年在《铁路空调客车内流场数值分析》文中研究指明随着我国铁路建设的发展以及人们对物质生活要求的日益提高,高速、舒适的现代化列车将成为铁路客车发展的方向和主流,车内环境舒适性将成为客车设计所追求的重要指标。空调客车因其可以随气候变化调节车内环境而得到越来越多的应用。传统的客车空调设计一般只考虑总体送风量和总体热交换量,车厢内的气流分布和温度分布无法精确设计。本文以空调客车各车型为研究对象,利用流体流动和传热动力学方程为基础的数值计算方法对车厢内部空气流动和传热状况进行了分析。 本文的工作是根据某客车厂空调客车内部流场分析课题所展开的。文中利用数值计算方法对不同气流组织下空调客车车厢内部的速度场与温度场的分布进行了模拟。计算中流动控制方程为N-S方程,紊流模型使用k-ε两方程湍流模型,采用有限体积法离散计算区域,近壁区采用壁面函数法考虑墙壁边界条件,并使用迎风差分格式,速度-压力耦合采用SIMPLE算法。计算中采用了多种壁面散热条件,综合考虑了车体壁面传热、太阳辐射、人体散热等多种传热过程,并考虑了由于温度差引起的浮升力的影响。根据计算结果,得到了各项气流组织评价指标:用不均匀系数k_x来评价温度与速度分布的均匀性,用有效温度差(⊿ET)与空气分布特性指标(ADPI)来评价热舒适度,用投入能量利用系数η来评价经济性。 文中详细分析了叁种车型数值计算的结果,得出了温度场和速度场的分布特征,并总结得到流场分布的规律及其主要影响因素,从而提出有针对性的改进工况,初步优化的效果明显。研究发现:硬座车厢目前普遍使用的车顶条缝及格栅送风方式都是较好的送风方式。通过选择送风温度和送风速度组合,可以满足热舒适性与经济性的要求。硬卧车厢目前使用的车顶格栅送风方式受车厢结构与送风方式的影响,制冷效果差。改为行李架侧送风方式后,气流组织有明显改善,各项指标均达到要求。软卧车厢的孔板式送风方式能保证满足热舒适性要求,是较好的送风方式,但能量利用效率较差。而新型的车顶贴附送风方式在保证热舒适性的基础上能进一步改善流场的均匀分布。 通过本课题的研究发现,使用数值模拟方法来分析和评价车厢内气流组织是可行的。文中对气流组织提出的合理建议,有利于空调客车的舒适度提高与节能控制。研究结果为铁路空调客车车厢内气流组织的合理设计提供了
张风琴[10]2004年在《铁路客车通风研究》文中认为随着人民生活水平的提高，乘客越来越关注空调客车的舒适性。能否满足人们的需求，己成为客车空调的重要课题。 本文作为研究对象的高速列车在我国即将迎来发展的高峰。由于高速列车密封性能更好，如何做好通风以保证空气质量显得更为重要。 本文利用PHOENICS软件对目前的通风方式进行了数值模拟，将模拟结果与实验结果进行了对比，认为模拟结果基本合理。在此基础上，提出了下送风用于高速列车空调的一种方案和构想，并对设计方案的流场进行了数值模拟与典型断面的PMV值计算。 以上所做工作，旨在对客车空调设计人员及设计管理人员提供参考依据，借鉴民用空调的先进设计思路，尽早改进通风系统的设置，以期在空气质量上达到一个满意的结果。
参考文献：
[1]. 列车空调系统送风均匀性的优化研究[D]. 吴剑. 青岛理工大学. 2010
[2]. 空调列车气流组织的数值分析[D]. 刘文华. 北京交通大学. 2008
[3]. 硬卧客车内气流组织的数值模拟与空调方式的优化研究[D]. 曾亚明. 武汉科技大学. 2014
[4]. 铁路客车空调气流组织的模拟与评价[D]. 张桂荣. 西安建筑科技大学. 2001
[5]. 空调列车不同送风方式下气流组织及热舒适模拟研究[D]. 郭阳. 沈阳建筑大学. 2012
[6]. 基于无线传感器网络的列车空调数据采集分析系统研究[D]. 徐峰. 吉林大学. 2010
[7]. 孔板在列车送风系统中的应用[D]. 尹慧慧. 青岛理工大学. 2010
[8]. 列车软卧包厢诱导通风气流组织的仿真研究[D]. 郝桂珍. 北京交通大学. 2008
[9]. 铁路空调客车内流场数值分析[D]. 张曙. 西南交通大学. 2006
[10]. 铁路客车通风研究[D]. 张风琴. 西安建筑科技大学. 2004