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高速动车组空调通风系统数值仿真及分析

作　者: 曹亚楠
导　师: 兆文忠；王东屏
学　校: 大连交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 高速动车组 空调通风 空气含湿量 CFD数值仿真
分类号: U266
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 178次
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内容摘要


当前,我国高速铁路事业飞速发展,铁道部积极推进对先进技术引进消化吸收再创新的政策,在这些具体环节中,如何通过消化吸收从而形成自主创新能力,是一个系统工程,而空调通风系统作为其中一个子系统,须要大量细致的科学研究。列车空调通风系统决定着旅客车厢内空气的温度、湿度、流速等因素,从而直接影响旅客乘坐的舒适性,因而其研究也十分具有现实意义。本文以某国外引进的高速动车组头车空调通风系统为研究对象,利用CFD数值仿真方法,使用CAD实体建模软件和CFD数值仿真软件,采用湍流计算模型和SIMPLE算法,通过几种不同工况的数值计算结果,研究风道内和客室内的温度场和速度场,分析其结构和送风方式。首先,在实体建模软件中建立了仿真模型,在CFD软件中进行模型的预处理,包括实体模型的导入、网格生成和定义边界条件。然后,在CFD软件中进行数值仿真计算,通过得到的给定夏季工况车厢内温度场、速度场的模拟结果,结合UIC-533标准,分析和评价该空调通风系统结构设计和夏季送风方式。之后,在夏季工况考虑空气含湿量因素的影响,再次进行数值计算,根据计算结果,得出结论考虑空气含湿量因素对车厢内温度场、速度场的影响不大,因此在数值分析中可以忽略含湿量的影响。最后在给定冬季工况下,设定两种不同的送风温度分别进行数值计算,通过两种方案对比确定比较合适的送风温度,并且进一步评价空调通风系统结构设计和冬季的送风方式。本文对于空调通风系统的研究采用虚拟仿真技术,结合国际通用的空调标准评价体系,在方案的设计阶段对空调效果进行仿真分析、对设计方案进行评估、也可以在动车组设计过程中推广应用这种先进的设计理念。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 研究意义  10
  1.2 发展现状  10-13
    1.2.1 国内外高速动车组发展  10-11
    1.2.2 高速动车组关键技术特征  11-12
    1.2.3 高速动车组空调通风系统  12-13
  1.3 本文研究目的和主要内容  13-16
    1.3.1 研究目的  13
    1.3.2 研究内容  13-16
第二章 CFD 数值仿真方法的理论基础  16-26
  2.1 流体力学理论基础和实验方法  16-19
    2.1.1 流体力学理论基础  16-17
    2.1.2 流体力学实验方法  17-19
    2.1.3 实验方法的局限  19
  2.2 计算流体力学（CFD）数值仿真方法  19-25
    2.2.1 计算流体力学（CFD）  19-20
    2.2.2 CFD 数值计算方法  20-21
    2.2.3 CFD 方法的基本控制方程  21-25
    2.2.4 CFD 数值模拟的过程  25
  本章小结  25-26
第三章 SolidWorks 建模软件和CFD 模拟软件简介  26-35
  3.1 实体造型软件SolidWorks  26-27
    3.1.1 SolidWorks 软件的设计方法  26-27
    3.1.2 SolidWorks 软件的应用  27
    3.1.3 SolidWorks 软件的特点  27
  3.2 CFD 仿真软件FLUENT  27-31
    3.2.1 FLUENT 软件简介  28-30
    3.2.2 FLUENT 软件的优势  30-31
  3.3 其他CFD 软件简介  31-32
  3.4 CFD 软件配置和操作过程  32-34
  本章小结  34-35
第四章 仿真模型的建立和预处理  35-41
  4.1 仿真模型的建立  35-37
  4.2 仿真模型的预处理  37-40
    4.2.1 实体模型导入CFD 软件  37-38
    4.2.2 网格生成  38-39
    4.2.3 定义边界条件  39-40
  本章小结  40-41
第五章 高速动车空调通风系统在夏季工况的数值仿真  41-59
  5.1 计算结果及分析  41-49
    5.1.1 主风道中的速度、温度分布  42-44
    5.1.2 供暖风道中的速度分布  44-45
    5.1.3 车厢中的速度分布  45-46
    5.1.4 车厢中的温度分布  46-47
    5.1.5 引入UIC 标准的分析  47-49
  5.2 考虑空气含湿量的依据  49-51
    5.2.1 湿空气概念  49-50
    5.2.2 湿空气的成分描述  50-51
  5.3 考虑空气含湿量的计算结果及分析  51-58
    5.3.1 主风道中的速度、温度分布  52-54
    5.3.2 供暖风道中的速度分布  54
    5.3.3 车厢中的速度分布  54-55
    5.3.4 车厢中的温度分布  55-58
  本章小结  58-59
第六章 高速动车空调通风系统在冬季工况的数值仿真  59-66
  6.1 冬季的计算工况  59-60
  6.2 两种方案计算结果对比分析  60-65
    6.2.1 主风道中的速度、温度分布对比  60-61
    6.2.2 供暖风道中的速度分布对比  61-62
    6.2.3 车厢中的速度、温度分布对比  62-65
  本章小结  65-66
结论  66-67
参考文献  67-69
攻读硕士学位期间发表的学术论文  69-70
致谢  70-71

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 机车工程 > 动车、动车组（动力列车）
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