基于CFD的地铁车辆车体传热系数模拟计算

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,从而得出接近实际的地铁车辆车体传热系数。     

高速列车车体传热系数数值计算分析

车体隔热性能是高速列车车体重要性能之一。利用CFD(计算流体动力学)数值模拟方法,分别采用二维截面法和三维部件法对某高速列车车体围护结构传热进行模拟,得到二维典型截面和三维典型部件的传热系数,经加权平均获得整车的车体传热系数。两种计算方法得到的车体传热系数相对误差仅为2.5%,在目前无法实现整车车体k值模拟计算的情况下,二维截面法和三维部件法都可以满足工程计算要求。与二维截面法相比,三维部件法建模速度快,更贴近实际车型,能更好地反映车体围护结构的薄弱环节。     

地铁牵引变电站整流器的热设计

以某地铁牵引变电站整流器为例，对三种负载下运行的硅整流管和散热器的工况进行了计算分析；阐述了对自冷方式工作的整流器的进行热设计时，应重视辐射换热的作用；指出在自然冷却条件下，辐射换热和自然对流换热的数量是相同的，论证了散热器的容量对缓和硅整管结温升高的作用。     

高速列车气动噪声源远场噪声贡献度研究

建立3辆车编组高速列车气动噪声计算模型,包括1辆头车、1辆中间车、1辆尾车、6个转向架和1个受电弓,利用标准k-ε湍流模型和大涡模拟分别计算列车的外部稳态和瞬态流场,并基于瞬态流场用FWH方法计算高速列车远场气动噪声。计算单个转向架、全部6个转向架、车体头部、车体尾部、车体中间部、全部车体、受电弓、列车整体分别为噪声源时的远场辐射噪声,分析这些噪声源对远场噪声评估点的总声压级,以及不同噪声源对远场噪声的贡献,以验证局部气动噪声源对远场辐射噪声与整体噪声源之间的叠加关系。计算结果表明:车体是高速列车远场辐射噪声的主要噪声源,其次是受电弓,转向架对远场辐射噪声影响相对较小;从局部噪声源来看,车体头部、受电弓、头部第1个转向架是高速列车远场辐射噪声的主要噪声源;各局部气动噪声源远场噪声的叠加值与整体气动噪声源远场噪声一致,验证了高速列车整体噪声源与其包括的各局部噪声源符合声源叠加原理。     

列车空调室外综合温度场的确定与探讨

通过分析空气温度、太阳辐射、长波辐射、列车行驶速度等影响列车壁面综合温度的主要因素,建立铁路沿线通用综合温度场计算模型,给出了基于时变和域变的室外综合温度场。当列车静止时,列车外壁仅存在自然对流换热,因此受辐射影响剧烈,午间温度最高时可超过80℃;列车速度提高可以增强车壁的对流换热系数,进而减小辐射的影响,降低壁面综合温度。当列车以100 km.h-1运行时,车壁最高温度为45℃左右。因此,提高列车运行速度对列车节能是有利的。模型反映了列车运行时各壁面综合温度随列车时空变化而变化的规律,可方便地应用于列车空调的动态负荷计算、设计及运行控制。     

单轨列车车体隔热壁传热系数计算

为使客车车厢的温度保持在一定的范围内,除了安装制冷和加热设备外,还应要求车体具有一定的隔热性能.以重庆轨道交通2号线列车为模型,计算了该车的整车平均传热系数,为车辆设计中计算车体传热系数提供参考.     

高速列车车体强度计算方法对比分析

分析国内外高速列车车体强度规范中的计算方法,以国内某型高速列车车体强度计算为例,分别采用日本、欧洲以及我国的高速列车车体强度设计规范中的计算方法,对车体强度进行计算和对比分析,并提出了一套关于车体强度评定的工程方法,为车体结构设计和强度分析提供了可靠的理论依据。结果表明:3种规范下计算得到的车体满足强度要求;欧洲设计规范考虑的载荷较为全面,我国的车体强度计算方法计算出的安全系数较大,更为保守。     

基于数值计算的制动电阻元件表面传热系数研究

在传统制动电阻设计中,获得电阻元件表面传热系数主要依靠设计经验或者定型产品的温升试验数据,并没有定量的计算方法。为了准确计算制动电阻运行过程中的瞬态温度变化情况,验证制动电阻设计方案的可行性,利用数值计算方法对制动电阻元件表面传热系数进行了研究,以稳态条件下求出的表面传热系数为基础,建立了电阻元件的瞬态温升计算模型,并综合分析了导热和辐射换热对电阻元件温度的影响。通过与制动电阻产品温升试验数据的对比,验证了该瞬态温升计算模型的准确性,为制动电阻工作温度的模拟提供了简便高效的方法。     

高速综合检测列车头车气密性评估

以高速综合检测列车头车为研究对象,根据车体上不同类型的开孔型式所采取的不同密封方式,研制了1台可以对不同密封开孔进行试验的设备,并根据试验数据以及气密性评估方法对高速综合检测列车车体密封进行了评估.车体气密性评估表明:通过测试压力变化可得到不同开孔部位和整车的允许泄漏面积;高速综合检测列车头车的气密性符合相关标准要求.     

列车高速通过站台时的流固耦合振动研究

采用计算流体动力学(CFD)和多体动力学相结合的方法研究列车高速通过站台时的风致振动及安全问题。应用有限体积法和滑移网格模拟计算方法,通过求解三维瞬态可压缩N—S方程获取列车通过站台的气动力。运用Simpack软件建立3辆编组的动车组动力学模型,轨道不平顺条件选用美国六级谱,并将用CFD得到的气动力作为激励输入动车组动力学模型,对列车高速通过站台时的气动行为进行仿真计算,得到列车高速通过站台时的振动时程曲线。计算结果表明,列车高速通过站台时,在气动力作用下3辆车均不同程度向站台靠近,且尾车的尾部向站台靠近的距离最大,达到19mm;头车向站台靠近主要是由车体的摇头运动所致,中间车向站台靠近是由车体的横向摆动所致,而尾车向站台靠拢则是由车体的横摆运动和摇头运动共同作用所致。     

铁路客车车体隔热材料及其应用

介绍了目前铁路客车车体采用的几种隔热材料的性能、安装及其在车辆中的使用情况,并对其性能进行了比较和分析,以便于客车设计中对车体隔热材料的选择。     

热管--一种高效实用的散热方法

任何电子器件冷却的热电路都是由3个最基本的热阻组成的:结-壳热阻Rj-c;壳-散热器热阻Rc-s和散热器至周围介质的热阻Rs-a.为降低这些热阻的临界值,许多工程师费尽心血.文章讨论采用热管有助于降低热阻Rs-a至最小值.散热器至周围介质的热阻是由传导、对流/辐射和被加热的冷却介质形成的3个热阻组成的.典型的风冷散热器中,空气温升的热阻是通风量的直接函数,对流热阻是散热表面积的函数,传导热阻是散热器材料的热导率和几何尺寸的函数.热管能把传导损耗降至最小值,它允许加大散热表面,而且使给定风速下的流量最大,从而有效降低散热器的3个主热阻.文章讨论了能降低风冷散热器热阻的热管.     

不锈钢车体与铝合金车体的现状及发展

我国城市轨道交通车辆的车体主要采用不锈钢和铝合金材料。对这两种车体材料的结构、性能、工艺方法及价格等进行比较,指出其优缺点、现状和发展趋势,对城市轨道交通车体的选择有所借鉴。     

悬索桥主缆温度场计算

研究目的:精确地计算悬索桥主缆各种状态下的温度场,对于悬索桥的架设至关重要.为此,在一些基本假设的基础上,建立主缆的热分析模型和非稳态热传导微分方程,推导太阳热辐射和热对流边界条件,主缆计算模型的热物性参数则采用了模型试验得到的结果.为了得到特定环境条件下的数值解,建立主缆温度场的计算方法及主缆热平衡矩阵方程.研究结论:通过对某桥梁主缆温度场的有限元计算及与实桥主缆温度场实测结果的对比,证明了计算方法的精确和可靠,可用于悬索桥主缆设计、施工和运营阶段的温度场计算.     

永磁同步电机的三维流场温度场耦合计算

随着永磁同步电机功率密度的提高与体积的减小,准确预估其温升成为设计过程中的关键难题。为解决该难题,以某永磁同步电机为研究对象,基于基本假设和求解条件,采用多参考坐标系模型与有限体积法对永磁同步电机三维流动与传热耦合仿真模型进行求解。对永磁同步电机内部的流体流动特性、整体温度场、定转子温度场以及对流换热系数分布进行了分析。研究方法与结果可为永磁同步电机的热设计工作提供指导。     

钢-混凝土组合箱梁桥沥青摊铺温度场的试验与理论对比分析

在沥青高温摊铺期间,桥梁结构受到高温沥青热传导、太阳辐射、空气对流换热和桥梁表面与大气之间的辐射换热的作用,边界条件复杂,结构温度场具有时间和空间不断变化的特点.介绍了润扬大桥南接线实桥沥青摊铺期间温度场的测试结果,在实测资料的基础上,总结出实桥沥青摊铺温度场的规律.借助有限元分析软件,用空间三维计算模型、纵向平面模型和横向平面模型进行理论分析,最终确定用考虑边界条件和覆盖沥青前的不同初始温度场的横向平面模型来进行计算.通过实测数据与理论计算结果的对比分析,验证了该方案的可靠性.     

40t轴重矿石车的结构稳定性分析

介绍了40 t轴重矿石车的线性及非线性结构稳定性分析,在线性计算中求得屈曲特征值系数,在非线性计算中使用几何非线性及材料非线性进行多载荷步分析,求出精确失稳载荷。采用载荷-位移曲线及载荷-应力曲线判定车体结构的稳定性情况,并就车体稳定性提出了解决方案。     

出口加纳动车组转向架落车工艺难点及对策

针对出口加纳动车组转向架和车体结构特点,介绍了落车过程中轮重差调整方法和难点解决对策.     

基于数值模拟计算的A型动车组围护结构传热系数优化计算

运用数值模拟的方法对A型动车组各典型断面进行传热分析,并计算了车体围护结构的传热系数及各断面的权重。由计算结果可知,空调车厢有窗断面的权重传热系数最大,空调车厢有门断面及受电弓处有门断面的权重传热系数较大。分析了权重传热系数大的原因,提出采用热导率较小的玻璃、并适当增大双层玻璃中空气层厚度等措施来提高窗户处的保温性,提出车门框架采用热导率更小的材料来改善车门处的保温性,并提出增大受电弓处的车厢顶部保温层厚度来增强保温效果。