空调客车内风道三维湍流流动特性数值研究

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1、《制冷学报》2001年第1期研究论文空调客车内风道三维湍流流动特性数值研究邓建强靳谊勇张早校郁永章(西安交通大学西安710049青岛四方车辆研究所)摘要空调客车风道内湍流场的研究是空调客车风道设计的依据,同时探讨风道送风特性也是车室内气流组织研究的基础。采用K-ε湍流模型,运用区域扩充的整体求解方法,模拟了拥有复杂结构风道内的空气三维流场及其送风口送风特性,并对风道结构进行了优化。关键词数值计算空调客车风道三维流动NumericalStudyofThree-dimensionalTurbulentFlowinWindpipeofAirConditioningTra

2、inPassengerCabinAbstractNumericalsimulationforturbulentflowinwindpipeisneededbydesigningwindpipeinairconditioningpassengertrain.Itisalsoabasethatdiscussingthecharacteristicofairflowingoutventholeforresearchofairflowinpassengercabin.Byusestandardk-εtwo-equationturbulentmodel,extensiono

3、fcomputationalregionandwholemethod,wegettheairflowfieldinwindpipewithcomplexstructureandthecharacteristicofairflowingoutventhole.Finallybycomparingdifferentsizeoftheclapboardwhichinfluencingtheairflowing,theappropriatewindpipeconstructionisgained.Keywordsnumericalstudy;airconditioning

4、passengertrain;windpipe;three-dimensionalfluidflow内空气流动整体情况是一片空白,风道内部1引言结构尺寸如何选取、调整也没有理论可遵铁道部标准《客车空调设计参数循。如果之前能通过数值计算来取得风道(TB1951-87)》,对空调客车内的微风速和内的流场情况和送风口的送风特性,将给风温度分布的均匀性提出了严格要求。风道道的研制起到一定的指导作用,也能对风道送风速度沿车长的分布均匀性对空调客车结构的优化并进而对空调客车内舒适环境内的微风速和温度分布有很明显的影响。的优化研究提供理论依据,减少反复试验造现在采用的均压风道(

5、含静压箱)是1989年成的浪费。本文在国内首次做了空调客车开始研制的,沿风道出风的均匀性是最重要复杂风道内流场的数值模拟方面的工作。的研制目标。研制过程是:在总通风量确定2物理模型的情况下,先假定风道通风路径截面的平均风速,然后确定截面尺寸。例如:给定送风整车风道由11节风道组成,风从图1口的平均送风速度,再确定送风口的尺寸。(a)示出的左、右两边喉管进入风道,从沿风当然,还需要用实验测得的送风口局部测点道长的条缝式出风口流出。研究对象的横数据来调整风道内部结构尺寸。但是,风道截面示于图1(b)。利用对称性的条件,长—30—《制冷学报》2001年第1期度计算区域为

6、风道长度的1P2,宽度计算区表1<变量及对应的Γ<及S<表达式域同样为风道宽度的1P2,即图1(b)中对称<Γ

7、5z(2)图1均压风道结构示意图5u25v25w2G=μt{2[()+()+()]5x5y5z1—条缝送风口;2—主风道;3—隔板;4—导流板;5u5v25u5w25v5w25—静压箱+(+)+(+)+(+)}5y5x5z5x5z5y2K3数学描述与边界条件μeff=μl+μt,μt=Cμp/ε(3)以上各式中的诸常数之值列于表2中。本文采用k-ε三维湍流模型方程,为表2湍流数学模型中的常数了简化问题,作如下假设:C1C2CμσKσε①固体区与流体区的物性参数分别为常数;1.441.920.091.01.3②流动为稳态湍流;③不考虑重力的影响;计算中边界条件的处理

8、如下:④入