列车地板热桥结构分析及优化.pdf

《列车地板热桥结构分析及优化.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、1[=艺设计改造及检测检修一ChinaScience＆Techno-。gYOverv．ew列车地板热桥结构分析及优化马远钊(上海市政工程设计研究总院集团第七设计院有限公司，山东青岛266000)【摘要l利用计算机仿真技术分析车体地板的热工性能进行K值计算，并根据模拟结果分析地板结构、判断热桥对车体热工性能的影响进而更好的指导车体的优化设计，为解决热桥问题，降低空调负荷提供技术指导。【关键词l地板隔热热桥仿真近年来，随着列车车体性能的不断提高，车体结构和材料也随K值。之有了一一系列的改变，这些变化对列车车体隔热性能会产生一定的准确地确定各部分的K值对于车体传热负荷的计算及其隔热影响。隔热性能

2、是影响车体传热的主要因素，研究不同车体结构对保温的设计具有重要影响。隔热性能的影响，特别是热桥结构对隔热性能的影响，对于分析列2热桥传热理论分析乍运行能耗、确定其空调负荷、避免恶劣工况(内壁结露、局部温度过21列车地板热桥结构特点高)的出现、以及维持车内舒适的热环境均有着重要的意义⋯。热桥列车地板一般由车体型材、防寒材、地板、内饰件等组成。图1为是由于某种材料的导热系数远远大于它周围材料的导热系数而产列车地板剖面图。生的。热桥的存在会导致车体传热系数的增加，影响情况与热桥影2．2热桥影响面积的确定方法响面积及热桥区域的K值有关口1。本文综合采用理论分析、数值模拟以冬季工况对热桥进行仿真计算

3、，热桥中心的温度最低，热流等方法，通过对列车地板典型热桥结构隔热性能的计算、分析和优密度最大，由热桥中心向周围温度逐渐趋向正常温度，热流密度亦化，减少热桥结构对隔热性能的影响，降低整车的K值，为新一代高逐渐趋向正常热流密度。当到达某点时温度与正常温度相差3％以速列车的隔热性能设计提供理论上的指导。内，热流密度与正常热流密度相差3％以内，即把该点作为分界点，根1列车车体传热负荷计算据对称性，以从热桥中心到这点的距离作为半径的圆的面积即热桥按照TB1957—91空调客车热工计算方法，车体的隔热保温研的影响面积口】。究主要针对减少车体传热负荷来进行。2，3热桥数学模型的建立传热负荷：本研究中用有

4、限单元法对地板热桥结构进行划分，并通过加载中：．At(1)第三类边界条件，利用计算仿真软件对车体热桥的热工性能进行计式中：——通过车体隔热壁损失的热量(传热负荷)，；算仿真。对于无内热源稳态温度场的各向同性物体导热微分方程三维K——车体传热系数，WI(m．)；问题【4】，方程的形式为：A——车体表面积，z；△f——车体内外侧空气温差，℃。车体表面积和内外温差为定值，由(1)式可以看出车体传热负荷的计算关键是K值的确定，而对车体进行隔热保温的目的就是减小。l枣．密棼媾钢黪祷，‘鬣媾辍{翳曝链‘图1列车地板剖面图图4低地板槽钢和螺栓模型翘l蛰煎垫板鹱蛳蠊蠼钢螺帽图2高地板槽钢和螺栓模型图3高地

5、板槽钢和螺栓优化模型图5低地板槽钢和螺栓优化模型表1热桥模型模拟结果部位热流密度(W／。)等效传热系数(W／())影响面积(。)数量(个)总影响面积(，玎z)高地板模型1463．240．09075625．63优化后模型66．151．470．0784624．86地地板模型136．O53．020．04789683．26优化后模型76．O51．690．047683．2表2模拟结果汇总部位影响面积A(rft)传热系数Kw／(m、KA值(／)高地板模型5．633．24l8．24优化后模型4．861．477．14低地板模型3．263．029．85优化后模型3．21．695．4l602014年3月上第5

6、期总第l85期Chinascce&Tecnn。10gyOverv工艺设计改造及检测检修k8T一：⋯(r一)I(3：tTn与可以是常数，也可以是某种随时问和位置而变化的函数。如果与7’r不是常数，则在数值计算中经常分段取其平均值作为常数。根据以上计算公式，利用计算机对网格进行自动划分，来进行热流密度场的计算。3地板热桥传热模型和优化模型的仿真计算j)Dj，u．，0￡，‘．0根据热桥结构以及做仿真模拟计算的温度，在热桥的仿真模拟9477532％43．1￡{738．S，6B00．8#S2§j当中采用以下边界条件：图6高地板槽钢和螺栓模型热流密度分布(1)车室内计算温度：20℃；(2)车室外计算温

7、度：一25℃；(按动车组实际运行过程中，最不利状况选取)；(3)外表面对流换热系数：142．9W／(m．)；(4)内表面对流换热系数：8W／(，”．)。4地板槽钢和螺栓传热模型和优化模型的仿真计算4．1建立模型由图2和4可知槽钢和螺栓直接联通车体内外，形成了一个传递热量的通道。而槽钢是焊接在车体型材铝合金上没法进行隔断，所以在上方一个螺栓处加局部隔热材1mm厚PVC垫板，此处)J[]PVC垫板后可能会导致地板松动，再加一