新型臥鋪動車組送風(fēng)結(jié)構(gòu)仿真

儲成龍+++李江春+++闞繼存

摘 要：文章主要針對新型臥鋪動車組送風(fēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模仿真，考慮上、下兩層臥鋪送風(fēng)口和走廊送風(fēng)口，并對各送風(fēng)口風(fēng)量進(jìn)行統(tǒng)計，根據(jù)仿真結(jié)果提出合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：動車組；空調(diào)送風(fēng)；仿真設(shè)計

1 送風(fēng)風(fēng)道簡介

新型臥鋪車由于其車內(nèi)結(jié)構(gòu)布置相對現(xiàn)有車型變動較大，送風(fēng)風(fēng)道設(shè)計需要相適應(yīng)改動。設(shè)計時需考慮上、下兩層臥鋪送風(fēng)及中間走廊處風(fēng)量，送風(fēng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，具體如圖1所示：

2 三維建模

建立和現(xiàn)車一致的三維模型，并根據(jù)仿真需要，做了局部優(yōu)化，詳細(xì)風(fēng)道結(jié)構(gòu)如圖2。

風(fēng)口編號：所有風(fēng)口均從空調(diào)機組端開始編號

風(fēng)口編號：一位側(cè)上臥鋪依次為：outlet-es-1～ outlet-es-31

一位側(cè)下臥鋪依次為：outlet-ex-1～ outlet-ex-15

二位側(cè)上臥鋪依次為：outlet-ys-1～ outlet-ys-31

二位側(cè)下臥鋪依次為：outlet-yx-1～ outlet-yx-15

走廊送風(fēng)口依次為：outlet-zoulang1～ outlet-zoulang14

3 網(wǎng)格化分

網(wǎng)格是計算的基礎(chǔ)，此次網(wǎng)格劃分總數(shù)量：26991331。網(wǎng)格劃分如圖4所示。整體最大網(wǎng)格尺寸：50，靜壓腔隔板處最大網(wǎng)格尺寸4，從網(wǎng)格結(jié)果中可以明顯看出網(wǎng)格疏密的差別，在實際中需要根據(jù)模型尺寸和關(guān)注的重點區(qū)域調(diào)整網(wǎng)格大小。

4 計算及結(jié)果

計算邊界條件設(shè)置：采用速度入口、壓力出口進(jìn)行仿真，計算模型選用k-epsilon realizable進(jìn)行求解。

送風(fēng)量：4200m3/h，送風(fēng)口面積：0.232m2，送風(fēng)口風(fēng)速：5.0287m/s

由于導(dǎo)流板高度沒有達(dá)到風(fēng)道頂部，從動壓腔攔截的大部分風(fēng)并沒有按照導(dǎo)流板方向流入支送風(fēng)口，而是越過導(dǎo)流板向前流動。

整個風(fēng)道送風(fēng)道阻力=49-3=46Pa，送風(fēng)阻力適中，和標(biāo)準(zhǔn)動車組風(fēng)道送風(fēng)阻力42Pa（實測值）相當(dāng)。

風(fēng)量統(tǒng)計：

一位側(cè)臥鋪上（表1）：

5 優(yōu)化建議

從仿真統(tǒng)計的數(shù)據(jù)結(jié)果分析，靠近機組端風(fēng)量明顯偏小，尤其是1、2號包間，幾乎沒有出風(fēng)（已經(jīng)加了導(dǎo)流板的前提下），遠(yuǎn)離機組端風(fēng)量偏大，風(fēng)量分布不均勻；走廊內(nèi)送風(fēng)量偏大，走廊內(nèi)不是重點送風(fēng)區(qū)域，不需要送很多風(fēng)。建議做如下修改：

（1）改變主風(fēng)道截面積，使遠(yuǎn)離機組端主風(fēng)道截面積變小，增加主風(fēng)道阻力，降低風(fēng)量；

（2）減小遠(yuǎn)端送風(fēng)口面積，建議試驗時調(diào)整；

（3）走廊送風(fēng)口建議設(shè)計在靜壓腔內(nèi)，可以有效降低風(fēng)量；

（4）近端前2個包間建議從動壓腔導(dǎo)流，導(dǎo)流板和主風(fēng)道等高，確保風(fēng)量能夠流入設(shè)計的支風(fēng)道內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

[1]匡曉，齊朝暉.高速空調(diào)列車內(nèi)氣流組織的大渦模擬[J].鐵道學(xué)報，2009，31（3）：94-99.

[2]李超，張成方，盛思思.CFD技術(shù)在人體耦合散熱及熱舒適性方面的研究[J].熱科學(xué)與技術(shù)，2010，9（4）：356-363.

作者簡介：儲成龍（1985，7-），男，漢族，籍貫：安徽六安，學(xué)歷：研究生，職稱：工程師，主要從事動車組、客車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)。

李江春（1983，7-），男，漢族，籍貫：山東青島，學(xué)歷：研究生，職稱：工程師，主要從事動車組、客車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)。

闞繼存（1985，7-），男，漢族，籍貫：山東聊城，學(xué)歷：研究生，職稱：工程師，主要從事動車組車內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計研發(fā)。