基于cfd的地铁车辆车体传热系数模拟计算_王玲

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1、第36卷第2期电力机车与城轨车辆Vol.36No.22013年3月20日ElectricLocomotives＆MassTransitVehiclesMar.20th，2013◆研究开发◆基于CFD的地铁车辆车体传热系数模拟计算123王玲，易柯，臧建彬（1．维保服务分公司；2．技术中心：南车株洲电力机车有限公司，湖南株洲412001；3．同济大学机械工程学院，上海200092）摘要：地铁车辆车体传热系数一般是通过试验得出的。文章采用CFD方法，根据实际试验工况，模拟试验时的导热、对流换热和辐射换热过程，从而得出接近实

2、际的地铁车辆车体传热系数。关键词：地铁车辆；车体；传热系数；CFD模拟计算中图分类号：U260．2文献标识码：A文章编号：1672－1187（2013）02－0010－05Simulationcalculationforheattransfercoefficientofmetrovehiclecarbody123WANGLing，YIKe，ZANGJian－bin（1．MaintenanceServiceSubsidiary；2．R＆DCenter：CSRZhuzhouElectricLocomotiveCo．，Lt

3、d．，Zhuzhou412001，China；3．SchoolofMechanicalEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China）Abstract：Theheattransfercoefficientofmetrovehiclecarbodyisgenerallyobtainedbytest．Inthispaper，accordingtotheactualtestcondition，theCFDmethodisusedtosimulatetheheatcondu

4、ction，convectionheatexchangeandradiationheattransferprocess，sotheapproximateactualheattransfercoefficientofmetrovehiclecarbodycanbeobtained．Keywords：metrovehicle；carbody；heattransfercoefficient；CFDsimulationcalculation为了保证地铁车辆内部温度保持在一定的范围作，这对实际的工程应用是很重要的。内，除了安装

5、采暖和空调设备外，还必须要求车辆具有热量从车体一侧的空气中传至另一侧的空气中，一定的隔热性能。车辆的隔热性能是地铁车辆采暖、空其传热过程可以分为三个阶段：调设备选型的重要依据，也是评价车辆性能及技术水1）表面传热———热量从一侧的空气中传至车体的平的重要指标之一。根据传热学基本理论，车辆空调系该侧表面。统的热负荷中的车体传热量与隔热壁的性能参数———2）车体内部传热———热量从车体的一侧表面传至车体传热系数K成正比。因此，较低的车体传热系数另一侧表面。能减小车体传热量，降低空调能耗。本文利用CFD软3）表面传热———

6、热量从车体另一侧表面传至该侧件，建立复杂、真实的车体隔热壁模型，模拟K值试验的空气中。条件下的导热、对流换热和辐射换热过程，从而得出接这些传热过程包括了以热传导为主的车体内部的近实际的地铁车辆隔热壁传热系数。导热和以对流及辐射为主的车体和车内外环境之间的传热，这些传热过程的总体性能可由车体的传热系数1车体传热的计算方法K来表征。目前，车体传热系数可通过2种方法得到。在车体热工性能的设计计算中，一般应用的是稳一种是热工试验，TB/T1674—1993《铁道客车隔热性定传热原理，即车体中的温度分布和传热量始终是常能试验方

7、法》详细地规定了铁道车辆隔热壁传热系数数，不随时间变化。这样按稳定传热进行车体的热工性的试验测定方法。另一种是传热计算，先分析车体内部能计算是基本符合实际的，而且还可大大简化计算工导热和边界上的对流和辐射换热的特点，再进行传热收稿日期：2012－12－03作者简介：王玲，高级工程师，1991年毕业于西南交通大学暖通专业，长期从事城轨车辆制造工艺，目前从事车辆维保技术工作。-10-王玲等·基于CFD的地铁车辆车体传热系数模拟计算·2013年第2期计算，然后才求出车体的传热系数。由于TB/T1674—射换热等。由于车体的

8、表面和内部的几何形状复杂，因1993规定了车体传热系数必须由试验得出，因此所有此各处的对流换热系数并不是一个常数，辐射换热量的计算必须以试验数据为准。也不均匀，车体内各处的导热量也不是常数，再加上车1．1传统的传热学计算方法内外各处的表面辐射状况和空气温度并不相同，所以实际的地铁车辆的车体是一个三维的几何形状，即使采用专门计算固体内导热的计算机