高速列車車輪表面對(duì)流換熱系數(shù)研究.pdf

1、輪軌系統(tǒng)是鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾悴考S著列車速度越來越快，載重量越來越大，輪軌滾動(dòng)接觸過度疲勞，機(jī)械摩損嚴(yán)重，輪軌間的相對(duì)滑動(dòng)產(chǎn)生大量的摩擦熱，從而導(dǎo)致車輪熱損傷加劇。輪軌接觸區(qū)產(chǎn)生摩擦熱的區(qū)域很小，使得車輪局部表面溫度迅速上升，對(duì)輪軌的熱應(yīng)力、蠕滑率、粘著系數(shù)等產(chǎn)生了很大影響，降低列車運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。研究車輪表面的對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)車輪蠕滑、制動(dòng)、車輪與車軸傳熱，以及摩擦熱傳輸規(guī)律等有著指導(dǎo)作用，對(duì)列車安全運(yùn)營和降低運(yùn)輸成本以及發(fā)展高速

2、列車具有重要意義。
　　本文通過數(shù)值模擬方法對(duì)車輪表面與周圍空氣所發(fā)生對(duì)流過程進(jìn)行分析研究。主要包括以下內(nèi)容:分析車輪表面?zhèn)鳠崽匦?，?jiǎn)化輪軌物理模型，建立合理的輪軌計(jì)算域，通過ICEM CFD進(jìn)行網(wǎng)格的生成，并用STAR-CCM+計(jì)算車輪傳熱過程中的溫度場(chǎng)及速度場(chǎng)，進(jìn)一步獲得車輪表面平均對(duì)流傳熱系數(shù)和瞬態(tài)對(duì)流換熱系數(shù)。結(jié)果表明:
　　(1)車輪表面平均對(duì)流換熱系數(shù)大小受列車運(yùn)行速度影響，與列車速度呈拋物線關(guān)系。當(dāng)速度低于一定

3、值時(shí)，車輪表面平均對(duì)流換熱系數(shù)隨著速度增大而增大，當(dāng)速度高于一定值時(shí)，對(duì)流換熱系數(shù)隨著速度的增大而減小。
　　(2)在研究的工況中速度低于40 m/s時(shí)車輪踏面平均對(duì)流換熱系數(shù)高于車輪輪緣平均對(duì)流換熱系數(shù)，在速度高于40 m/s時(shí)車輪踏面平均對(duì)流換熱系數(shù)低于車輪輪緣平均對(duì)流換熱系數(shù)。
　　(3)在研究的工況中速度低于50 m/s時(shí)車輪內(nèi)表面平均對(duì)流換熱系數(shù)與外表面平均對(duì)流換熱系數(shù)接近，在速度高于50 m/s時(shí)內(nèi)表面平均對(duì)流換