一种高速列车空调冷凝风量数值计算方法及其应用与流程

文档序号:11155891阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种高速列车空调冷凝风量数值计算方法,使用fluent软件实现,其特征在于包括以下步骤:

1-1:利用几何建模软件建立模型:

空调模型中包括冷凝器和冷凝风机,其中冷凝器使用多孔介质模型来模拟气流通过冷凝器的压降效果,冷凝风机扇叶使用真实模型;冷凝器的压降公式为:

y=ax2+bx+c,其中,y—压降或阻力(Pa),x—风速(m/s);

车体模型使用真实尺寸;

把空调模型按照实际安装状态装配到车体模型中,空调位于车体顶部中心位置;

1-2:计算域的划分:

计算域分块处理:建立包围冷凝风机扇叶的圆柱形区域作为冷凝风机计算域A,该圆柱形区域的直径大于冷凝风机扇叶直径1~3mm,高度与冷凝风机扇叶高度相等,其他部分作为计算域B,计算域之间使用interface传递信息;

1-3:划分网格对计算域离散化;

1-4:设置边界条件:

计算域入口设置为速度入口,速度值等于车速,

出口设置为压力出口,静压值0Pa,

冷凝风机扇叶设置为旋转壁面,旋转速度等于风机转速,

其他均为无滑移壁面边界条件,

湍流模型选择RNG k-e湍流模型;湍动能及耗散项选择二阶迎风格式;

1-5:计算:

使用Fluent软件首先对冷凝风机计算域使用多参考坐标系进行稳态计算,待计算结果收敛后转换到瞬态求解器,以稳态计算结果作为瞬态计算的初始条件,时间步设置为小于等于0.0001s;

瞬态计算稳定后,输出冷凝风量和冷凝风机叶轮功率;

1-6:计算结果校正,获得校正系数。

2.根据权利要求1所述的高速列车空调冷凝风量数值计算方法,其特征在于:冷凝器的压降公式中,a=5.21,b=21.3,c=1.3,压降公式为:y=5.21x2+21.3x+1.3。

3.根据权利要求1所述的高速列车空调冷凝风量数值计算方法,其特征在于:在步骤1-1中,忽略不显著影响气流流动的部件,包括安装螺栓、固线架。

4.根据权利要求1所述的高速列车空调冷凝风量数值计算方法,其特征在于:步骤1-1中,空调模型中还包括压缩机、导流板、管路,以实际的外形尺寸建模。

5.根据权利要求1所述的高速列车空调冷凝风量数值计算方法,其特征在于:步骤1-1中,建立车体模型的步骤为:首先按照实际尺寸建立车体截面模型,然后将该二维模型进行拉伸,进而建立实体模型。

6.根据权利要求1所述的高速列车空调冷凝风量数值计算方法,其特征在于:步骤1-1中,计算域B的长度为空调长度的15-25倍,计算域B的宽度为空调宽度的5-15倍,计算域B的高度为空调高度的8-12倍。

7.根据权利要求1所述的高速列车空调冷凝风量数值计算方法,其特征在于:步骤1-3中,选择建立四面体网格,网格最小尺寸2mm,最大尺寸60mm,网格扭曲度小于0.85。

8.根据权利要求1所述的高速列车空调冷凝风量数值计算方法,其特征在于:步骤1-6中,校正的方法为包括以下步骤:

使用Fluent软件计算车辆静止状态下的叶轮功率值和试验室测量的实际叶轮功率进行对比验证。

9.高速列车空调冷凝风进出风装置的设计方法,基于高速列车空调冷凝风量数值计算方法实现,其特征在于:在车体模型中,增加进出风装置的模型进行仿真计算;对不同进出风装置的计算结果进行比对,选择最优的进出风结构。

10.一种使用权利要求9所述方法设计的冷凝风进出风装置,其特征在于:装置为格栅结构,格栅结构的具体尺寸与车速的关系如下:

格栅间距(mm)=M×车辆最高运行速度(km/h)

格栅高度(mm)=N×车辆最高运行速度(km/h)

M取值范围:0.2-0.6,N取值范围:0.05-0.3。

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