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40.Airpak在列车空调系统中的应用

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Airpak在列车空调系统中的应用

黄冬梅    徐纲
(北京海基科技发展有限责任公司   100086)

[摘要]  Airpak是Fluent公司推出的应用于通风系统设计的专业软件。本文以airpak软件在列车空调系统中的应用,对该软件进行了简单介绍。
关键词:Airpak      软件      空调     

1.  前言
        Airpak是面向通风系统工程师、建筑师和设计师的专业的通风系统分析软件。它可以精确地模拟通风系统的空气流动、传热、污染和舒适度等。从而减少设计成本、降低设计风险。
        Airpak软件的应用领域包括建筑、汽车、楼房、化学、环境、HVAC、加工、采矿、造纸、石油、制药、电站、打印、半导体、通讯、运输等行业。目前Airpak已在如下方面的设计得到了应用:住宅通风、排烟罩设计、电讯室设计、净化间设计、污染控制、工业空调、工业通风、工业卫生、职业健康和保险、建筑外部绕流、运输通风、矿井通风、烟火管理、教育设施、医疗设施、动植物生存环境、厨房通风、餐厅和酒吧、电站通风、封闭车辆设施、体育场、竞技场、总装厂房等。
         Airpak的特点是建模快速,它多种有现成的几何模型,如人体模型、空调模型、排烟罩模型、通风管道模型等。可以使您在很短的时间内完成您的几何建模型工作。这样您的注意力就可以集中到通风设计而不是画图了。Airpak的求解器是Fluent5.5,目前最强大的CFD求解器。它的后处理不仅包括切面、云图,还包括流迹线、粒子动画。这些动画您可以保存为通用的Avi, Gif, Mpeg, Fli等的动画文件。它的后处理还包括用户更关心的舒适度评估设计性能参数,如相对湿度(relative humidity)、PMV&PPD、平均幅射温度(mean radiant temperature)、平均空气滞留时间(mean age of air)等。
         本文就某列车空调系统的分析,对airpak软件进行了简要介绍。

2.问题描述及模型建立
2.1问题描述
随着国民生活水平的提高,人们已经不满足于普通列车的条件。空调列车相继由各家客车厂研制生产。但是空调客车的空调系统是否达标是各家最关心的一个问题。如果设计不达标则意味着国家不会采用这样的客车。激烈的竞争使他们想到了设计阶段的数值仿真。Airpak的出现给各家带来了福音。
这是一辆普通空调客车的软卧车厢(见图1),空调机组在车厢的左端,风道在车厢的顶部,每一个房间的顶部有进风口,房间和走廊的隔板处有出风口。空调机组采用了流体块和风扇组合建模完成的。因为该课题是对空调系统的分析,我们采用了简化的人体模型。
每一个房间的进风口处都有三块斜板,这是该空调系统设计的关键技术。正是这三块导流板保证了顶部气流能够进入到每个房间。也正是每个房间这三块小尺度的导流板,使得该问题的分析工作量较大。整个车厢的长度有18m多,而斜板只有20mm左右。每个房间斜板的高度还各不相同。尺度差异过大,使整个系统的网格数目增加到了120万。
2.2 模型建立
        该模型的建立重点在空调系统,采用了Airpak软件提供的Recirculation Opening模型。这种模型是利用供风口和回风口的温差给出的。而温差是由于制冷量引起的。即:
Tsupply = Textract + T
3.  计算结果
        根据建模分析,我们得到了如下结果。图3是速度切面云图。可以看出整个车厢的每个房间速度分布还较为均匀。图4  给出了某一房间气流入口速度矢量。可以看出气流在风道内高速流动,遇到导流斜板后有一部分进入到小房间内,其余则仍高速向前流动,再遇到导流斜板,则再有一部分气流流入小房间,如此流动,到车厢的尾部,气流速度有所减小,温度升高。
4. 小结
         由上述分析可以看出,每一个包厢内的温度分布和气流速度都比较均匀。符合客车设计的真实情况。但总的来讲,前面的包厢要比后面的包厢温度低。这说明了设计还需要改进。
         因此可以说,Airpak的分析是有效的。能够指导设计,验证设计。       
 

Icepak资料下载:  FLUENT第一届中国用户大会论文集33-40.pdf
 

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