青藏線空調(diào)列車(chē)室內(nèi)環(huán)境及空氣質(zhì)量研究.pdf

1、青藏線“高海拔、低氣壓、晝夜溫差大、高太陽(yáng)輻射”的氣候特征決定了運(yùn)營(yíng)在青藏線上的空調(diào)列車(chē)室內(nèi)熱環(huán)境和空氣品質(zhì)與運(yùn)營(yíng)在平原地區(qū)的空調(diào)列車(chē)有很大差別。研究青藏線空調(diào)列車(chē)室內(nèi)舒適性、空氣質(zhì)量以及熱環(huán)境對(duì)于探尋空調(diào)運(yùn)行模式、確保乘客的身心健康、節(jié)能降耗具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。論文主要內(nèi)容包括:
　　1.利用非穩(wěn)定傳熱理論對(duì)車(chē)室內(nèi)外的熱傳遞過(guò)程進(jìn)行了分析
　　考慮青藏鐵路沿線特殊的氣候條件及運(yùn)行列車(chē)車(chē)體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性,在獲得了

2、不同時(shí)段列車(chē)表面所吸收太陽(yáng)輻射量的同時(shí),利用非穩(wěn)定傳熱理論編程計(jì)算了列車(chē)運(yùn)行中車(chē)內(nèi)外相關(guān)參數(shù)及車(chē)體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量。
　　2.利用 FLUENT軟件對(duì)不同室外環(huán)境參數(shù)及送風(fēng)條件下的室內(nèi)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、污染物(CO2)濃度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。
　　車(chē)室內(nèi)、外的熱傳遞過(guò)程是一個(gè)典型的耦合傳熱過(guò)程,主要包括了“車(chē)室內(nèi)空氣與車(chē)體內(nèi)壁的對(duì)流換熱、車(chē)體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱以及車(chē)體外壁與車(chē)外空氣之間的對(duì)流換熱”三個(gè)過(guò)程。車(chē)室內(nèi)乘客的散熱量平均分配在

3、座椅表面,不考慮室內(nèi)各固體表面間的輻射換熱。室外氣象參數(shù)采用站點(diǎn)所在地典型氣象年空調(diào)室外設(shè)計(jì)參數(shù)。
　　詳盡論述了數(shù)值求解湍流k-ε模型的基本原理、求解方法等基礎(chǔ)理論。以計(jì)算流體力學(xué)和傳熱學(xué)為基礎(chǔ),建立了25T型空調(diào)硬座車(chē)車(chē)頂孔板送風(fēng)、車(chē)門(mén)回風(fēng)的氣流組織的物理及數(shù)學(xué)模型。引入一定的假設(shè)條件,運(yùn)用湍流k-ε模型對(duì)車(chē)室內(nèi)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及污染物濃度場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,獲得了沿線不同位置時(shí)車(chē)外環(huán)境參數(shù)對(duì)車(chē)內(nèi)各參數(shù)的影響特征,主要包括:車(chē)

4、外空氣溫度對(duì)車(chē)內(nèi)溫度場(chǎng)、流場(chǎng)、濃度場(chǎng)的影響;送風(fēng)溫度及送風(fēng)速度與車(chē)內(nèi)溫度場(chǎng)、流場(chǎng)、濃度場(chǎng)的關(guān)聯(lián)性研究;不同站點(diǎn)時(shí)車(chē)內(nèi)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、污染物濃度場(chǎng)的對(duì)比分析。研究結(jié)果表明:在青藏線這樣的高海拔地區(qū)運(yùn)行的列車(chē),不同時(shí)段太陽(yáng)輻射對(duì)車(chē)內(nèi)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)、溫度場(chǎng)分布以及污染物的遷移特性的影響差異很大。對(duì)于夏季運(yùn)行在格拉(格爾木—拉薩)段上的T265次列車(chē),要使得計(jì)算所得到的車(chē)內(nèi)氣流速度、溫度均勻性、污染物的稀釋效果以及氧濃度(制氧機(jī)工況不變時(shí))均符合室內(nèi)空

5、氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T18883-2002)要求,并保證車(chē)內(nèi)的熱舒適性,在經(jīng)過(guò)五道梁、沱沱河和安多地區(qū)時(shí),應(yīng)采取1m/s的送風(fēng)速度和21℃的送風(fēng)溫度這一組合;在經(jīng)過(guò)那曲和當(dāng)雄地區(qū)時(shí),應(yīng)采取1m/s的送風(fēng)速度和20℃的送風(fēng)溫度這一組合;在經(jīng)過(guò)拉薩地區(qū)時(shí),應(yīng)采取1m/s的送風(fēng)速度和23℃的送風(fēng)溫度這一組合。各工況計(jì)算得到的較為一致的結(jié)論是:在過(guò)道處空氣質(zhì)量較好,而在乘客頭部和靠近車(chē)門(mén)附近污染物濃度較大,局部區(qū)域已超過(guò)了車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量要求的上限值