[發(fā)明專利]一種高速列車空調(diào)冷凝風(fēng)量數(shù)值計(jì)算方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611244518.5
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106650143B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆英華;宋會兵;曾昭曙;彭玉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 石家莊國祥運(yùn)輸設(shè)備有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F30/15
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 王苑祥

1.一種高速列車空調(diào)冷凝風(fēng)量數(shù)值計(jì)算方法，使用fluent軟件實(shí)現(xiàn)，其特征在于包括以下步驟：

1-1：利用幾何建模軟件建立模型：

空調(diào)模型中包括冷凝器和冷凝風(fēng)機(jī)，其中冷凝器使用多孔介質(zhì)模型來模擬氣流通過冷凝器的壓降效果，冷凝風(fēng)機(jī)扇葉使用真實(shí)模型；冷凝器的壓降公式為：

y=ax²+bx+c，其中，y—壓降或阻力，單位為Pa，x—風(fēng)速，單位為m/s；

上式中的a、b、c系數(shù)通過試驗(yàn)方法得到；

車體模型使用真實(shí)尺寸；

把空調(diào)模型按照實(shí)際安裝狀態(tài)裝配到車體模型中，空調(diào)位于車體頂部中心位置；

1-2：計(jì)算域的劃分：

計(jì)算域分塊處理：建立包圍冷凝風(fēng)機(jī)扇葉的圓柱形區(qū)域作為冷凝風(fēng)機(jī)計(jì)算域A，該圓柱形區(qū)域的直徑大于冷凝風(fēng)機(jī)扇葉直徑1~3mm，高度與冷凝風(fēng)機(jī)扇葉高度相等，其他部分作為計(jì)算域B，計(jì)算域之間使用interface傳遞信息；

1-3：劃分網(wǎng)格對計(jì)算域離散化；

1-4：設(shè)置邊界條件：

計(jì)算域入口設(shè)置為速度入口，速度值等于車速，

出口設(shè)置為壓力出口，靜壓值0Pa，

冷凝風(fēng)機(jī)扇葉設(shè)置為旋轉(zhuǎn)壁面，旋轉(zhuǎn)速度等于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，

其他均為無滑移壁面邊界條件，

湍流模型選擇RNG k-e湍流模型；湍動能及耗散項(xiàng)選擇二階迎風(fēng)格式；

1-5：計(jì)算：

使用Fluent軟件首先對冷凝風(fēng)機(jī)計(jì)算域使用多參考坐標(biāo)系進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算，待計(jì)算結(jié)果收斂后轉(zhuǎn)換到瞬態(tài)求解器，以穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果作為瞬態(tài)計(jì)算的初始條件，時間步設(shè)置為小于等于0.0001s；

瞬態(tài)計(jì)算穩(wěn)定后，輸出冷凝風(fēng)量和冷凝風(fēng)機(jī)葉輪功率；

1-6：計(jì)算結(jié)果校正，獲得校正系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車空調(diào)冷凝風(fēng)量數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于：冷凝器的壓降公式中，a=5.21，b=21.3，c=1.3，壓降公式為：y=5.21x²+21.3x+1.3。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車空調(diào)冷凝風(fēng)量數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于：在步驟1-1中，忽略不顯著影響氣流流動的部件，包括安裝螺栓、固線架。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車空調(diào)冷凝風(fēng)量數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于：步驟1-1中，空調(diào)模型中還包括壓縮機(jī)、導(dǎo)流板、管路，以實(shí)際的外形尺寸建模。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車空調(diào)冷凝風(fēng)量數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于：步驟1-1中，建立車體模型的步驟為：首先按照實(shí)際尺寸建立車體截面模型，然后將該二維模型進(jìn)行拉伸，進(jìn)而建立實(shí)體模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車空調(diào)冷凝風(fēng)量數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于：步驟1-1中，計(jì)算域B的長度為空調(diào)長度的15-25倍，計(jì)算域B的寬度為空調(diào)寬度的5-15倍，計(jì)算域B的高度為空調(diào)高度的8-12倍。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車空調(diào)冷凝風(fēng)量數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于：步驟1-3中，選擇建立四面體網(wǎng)格，網(wǎng)格最小尺寸2mm，最大尺寸60mm，網(wǎng)格扭曲度小于0.85。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車空調(diào)冷凝風(fēng)量數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于：步驟1-6中，校正的方法為包括以下步驟：

使用Fluent軟件計(jì)算車輛靜止?fàn)顟B(tài)下的葉輪功率值和試驗(yàn)室測量的實(shí)際葉輪功率進(jìn)行對比驗(yàn)證。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車空調(diào)冷凝風(fēng)量數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于：在車體模型中，增加進(jìn)出風(fēng)裝置的模型進(jìn)行仿真計(jì)算；對不同進(jìn)出風(fēng)裝置的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對，選擇最優(yōu)的進(jìn)出風(fēng)結(jié)構(gòu)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高速列車空調(diào)冷凝風(fēng)量數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于：進(jìn)出風(fēng)結(jié)構(gòu)為格柵結(jié)構(gòu)，格柵結(jié)構(gòu)的具體尺寸與車速的關(guān)系如下：

格柵間距=M×車輛最高運(yùn)行速度

格柵高度=N×車輛最高運(yùn)行速度

格柵間距和格柵高度的單位為mm，車輛最高運(yùn)行速度的單位為km/h

M取值范圍：0.2-0.6，N取值范圍：0.05-0.3。