武广高速动车组空调机组制冷效果不良研究探究

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1、武广高速动车组空调机组制冷效果不良研究探究　　摘要：武广高速动车列车空调在高温季节运行中，特别是列车高速运行时，部分车厢空调系统制冷能力严重不足，客室内温度过高，严重影响乘客舒适度乃至列车正常运行。关键词：轨道车辆；动车组；空调系统；冷凝风；扰流装置；中图分类号：U266文献标识码：A引言：高温季节，武广高速动车沿线天气炎热，车辆在运行过程中频繁出现列车空调系统制冷效果差，但回库检查空调制冷又正常，在实时监控中发现列车在高温（35度上）高速(时速超330)情况下，空调系统运行压力过高，过制冷系统系统旁通阀打开，导致空调出风温度升高而引起空调制冷量不足。一、列车空调冷凝风量分析根据现场监控分析

2、，由于列车在高速运行过程中产生的行车气动阻力，导致空调冷凝风机排风不畅，制冷系统冷凝换热不良，制冷系统压力升高。（一）CFD软件分析及模型建立5为验证是否是该原因导致列车空调制冷系统压力升高，并采用计算流体动力学CFD的FLUENT软件对高速行驶的列车空调机组冷凝风量进行仿真分析；研究对象：列车高速运行时，空调机组冷凝风机流量；研究目的：了解冷凝风机出口流量；根据空调制冷系统设计要求，冷凝风量需大于10000立方米/小时才能空调冷凝换热；在计算时假设：a空气密度不变化，流体为不可压缩；b流动中无热量交换，不考虑能量守恒方程。内流模拟采用的连续性方程及纳维-斯托克斯方程（即N-S方程）为：（1

3、）湍流模型选取常用的Realizablek-ε二方程模型。（2）（3）将CAD软件Pro/E建立的模型导入FLUENT，并对模型进行适当修正，建立几何模型。图1计算模型示意图1、载荷工况5在计算过程中，由于我们关心的位置在车顶部位置，因此对于车辆与地面之间的关系进行了简化，同时在计算中我们作出如下假设：（1）计算中采用模拟风洞的方式，认为车不动，风速以车速朝列车吹风（保证了相对运动关系，计算结果不受影响）；（2）计算中将风扇处理为FLUENT软件中的Fan-Model，同时认为风扇始终以最大静压值工作（Pmax=148Pa）；（3）设计工况：计算网格数量约为722万；（4）收敛判定：连续性相

4、对误差小于0.0001；（二）计算结果分析：过冷凝风扇流量列表通过计算数据可以看出，两台空调机组的冷凝风风量分别为6906.7m3/h和8613.3m3/h，都小于空调制冷系统设计要求，所以照成空调系统压力偏高，制冷效果不好。这也就意味着现有的排风设计存在着缺陷，在车辆运行速度较高时，车厢顶部靠前的风扇基本上工作不正常，无法很好的进行排风，需要对这个位置进行优化设计。优化方案及验证在空调机组后端冷凝顶盖侧，增加一扰流装置，改善空调机组在不同运行方向的流场，使空调的冷凝风量顺利排放，改善系统冷凝散热，降低列车高速运行时的机组冷凝压力。1、更改后模型：5图3更改后模型（增加导流罩）计算方法同1.

5、2原始模型：下面对二种模型下的风量、压力等参数进行对比：冷凝风扇出风量对比从以上数据可以看出，在更改模型后，空调冷凝风扇的出风量明显增大，符合空调制冷系统设计要求，从理论上能够解决武广高速动车组空调机组制冷效果不良的问题。2、仿真分析结论：原始模型的空调出风量在350km/h速度下，前后部空调的冷凝出风量均不满足设计要求；更改后模型在350km/h速度下，空调的冷凝出风量能够满足设计要求；通过计算论证建议采用更改后模型进行试验测试。三、结论本文通过有计算流体动力学CFD对现运行武广线高速动车组客室空调系统的冷凝风机排风进行流体力学分析，并提出在空调机组冷凝侧增加扰流装置的优化方案可以促进冷凝

6、风量顺利排放，改善系统冷凝散热，降低列车高速运行时的机组冷凝压力，保证高温季节时空调稳定正常运行。参考文献：5[1]韩占忠，王敬，兰小平.FLUENT流体工程仿真计算实例与应用[M].北京：北京理工大学出版社.2008.[2]龚光彩.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].暖通空调.999，29（6）：25-27.[3]TBT1804-2009铁道客车空调机组.5