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地铁车空调通风系统及车厢内流场数值仿真

王斌  
【摘要】:地铁作为一种大通勤量、高效率的交通工具,可以有效解决城市地面道路的交通阻塞问题,人们在享受快捷和便利的同时,也倡导了低碳、环保的生活。空气调节系统是列车重要的辅助设备,其工作性能的好坏直接影响到车内乘客的热舒适性。使用CFD技术对车室内流场进行数值仿真,可以得到较为全面的量化结果,在解决具体工程问题上具有很好的实际意义。 本文以某型号地铁中车为研究对象,建立送风道、空载车厢、满载车厢以及贯通道的三维模型,采用标准湍流模型和SIMPLE算法,对各内流场进行数值计算。 原设计方案的送风道出口送风均匀性较差,个别出风口出现回流现象,需要进行改进。优化过程中首先去掉了不合理的出风口,但优化效果并不理想,依然存在回流风口。通过分析送风道的供风原理,在进风口两侧分别增加一块穿孔挡板,使靠近空调机组的出风口获得更多的冷风量,很大程度上提高了风道的送风均匀性,其中出风口14的平均风速从-0.14m/s提高到0.73m/s,出风口3的平均风速从1.73m/s下降到1.66m/s。 车厢空载计算验证了空调机组的工作性能:冷风量非常充足,乘客区空气的流动性较好,废排、回风系统可实现车内空气的再次循环,同时增强车室内部气流组织运动的活跃性。车室内加入人体热源后,空气流通性变差,乘客的散热作用对环境影响较大。本文通过引入欧洲EN14750-1标准,对各个特殊区域的环境进行了对比和分析,整体来说,乘客的舒适性较好,空调通风系统满足设计要求。 本文最后对贯通道部位进行数值计算,直观的展示出两流场的交汇情况,为空调系统的设计和研发提供了更为全面的参考信息。


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