一种地铁车辆新风进口局部流动阻力特性的数值模拟
268 送风孔板阻力系数模拟研究
送风孔板阻力系数模拟研究同济大学 朱 春 张 旭摘要 孔板作为一种风口形式，不仅可以用于洁净室送风末端，也常常用于地铁站台通风、列车车厢送风等人员密集或是空间相对狭小等场合。
本文首先理论分析影响孔板阻力特性的参数，接着利用CFD 模拟了不同开孔率下孔板的阻力特性，得出了孔板阻力系数的计算关联式，以便于工程实际设计与计算。
关键词 孔板 开孔率 阻力特性0引言孔板作为一种风口形式，不仅可以用于洁净室送风末端，也常常用于地铁站台通风、列车车厢内送风等人员密集或是空间相对狭小等场合，起到均匀送风的作用。
对航空航天等某些特殊通风领域，当送风管尺寸不能变化时，孔板可作为末端局部阻力件来调节各送风支路阻力平衡，此时需要已知孔板的阻力系数。
常用的通风空调手册中[1]，没有述及多孔孔板的局部阻力计算，因此有必要对孔板的阻力特性进行研究。
孔板风口一般为平板上均匀开设多个圆孔，风流通过孔板时形成多股小孔射流，然后混合汇聚，均匀送出。
为计算孔板的阻力，需要给出每一个小孔的入流条件，分析各个小孔的流动特征，这给理论计算带来许多麻烦和不确定性，因此必须简化模型。
简单的办法是将孔板风口等效为一个简单开口，其面积与孔板风口的有效通过面积相等，这样可以确保入流的动量流量和质量流量与实际一致[2]，简化模型如图1。
根据分析，把气流流过孔板过程分解为突缩和突扩两个过程。
对于突扩过程，由2-2断面、3-3断面应用贝努利方程，并代入动量方程，可得鲍尔德-卡尔诺公式：c 3()21F 1F ζ=- ( 1 ) F c 为自由出流收缩断面2-2的面积，引入收缩系数ε= F c / F 2，和开孔率（也称为扩张比）n=F 2 / F 3，公式（2）可写为()211n ζε=- （2）当Re >104时，收缩系数ε可认为定值。
331图1 简化的孔板出风示意图对于突缩过程，由于收缩过程产生漩涡的复杂性，只给出经验公式[3]： 34()21n ζ=- （3）因此，气流通过孔板的阻力系数为： 12ζζζ=+ （4）理论分析中，只考虑了突扩、突缩过程的“冲击”损失，忽略了两个过程的沿程阻力损失，仅适用于Re>104的紊流情况。
汽车环境风洞地面区域流场数值仿真
第20卷第8期装备环境工程2023年8月EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING·105·汽车环境风洞地面区域流场数值仿真李建1，张长平1，许翔2，王丹2，张艺伦2，牟连嵩2（1.河北工业大学 能源与环境工程学院，天津 300401；2.中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司，天津 300300）摘要：目的探究汽车环境风洞地面区域流场规律，获取风洞边界层抽吸装置的最佳抽吸率和底盘测功机对风洞地面区域边界层厚度、风速、总压和静压的影响规律，并比较MRF法和旋转壁面法对底盘测功机转毂转动模拟的精度。
方法运用计算流体动力学方法对汽车环境风洞流场进行数值仿真计算。
结果边界层抽吸装置对应于喷口风速120 km/h时的最佳抽吸率为0.048。
底盘测功机区域总压呈现下降趋势。
相比于存在底盘测功机，汽车环境风洞无底盘测功机时，底盘测功机区域内相同位置的边界层厚度会增加 1.28~12.22 mm。
在前转毂的前侧、上侧、后侧和后转毂的上侧和后侧会有一个高风速区域，区域内风速比设定风速高1%~4%，与无底盘测功机相比，区域内静压值低0.32~46.02 Pa。
在前后转毂前侧和后侧与地面相连接的凹部会有一个低风速区域，区域内风速比设定风速低1%~5%，与无底盘测功机相比，区域内静压值高0.08~49.34 Pa。
底盘测功机转毂的转动会使附近区域的地面边界层厚度变大。
在前转毂前侧，采用旋转壁面法进行模拟比MRF法地面边界层厚度增加近8 mm，而在其他位置，2种模拟方法对边界层厚度的模拟差别在1.5 mm以内。
使用MRF法和旋转壁面法对底盘测功机区域风速和静压分布的模拟精度一致，而旋转壁面法对总压趋势的模拟更加准确。
结论底盘测功机会对地面区域一定范围内边界层厚度、风速、总压和静压产生影响，旋转壁面法比MRF法更适合底盘测功机区域地面边界层厚度、风速、总压和静压的模拟。
关键词：汽车环境风洞；底盘测功机；地面区域流场；风洞试验；数值仿真；边界层；抽吸率中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)08-0105-09DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.08.014Numerical Simulation of Ground Flow Field in Automotive Climate Wind Tunnel LI Jian1, ZHANG Chang-ping1, XU Xiang2, WANG Dan2, ZHANG Yi-lun2, MU Lian-song2(1. School of Energy and Environmental Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China;2. China Automotive Technology and Research Center Co., Ltd., Tianjin 300300, China)ABSTRACT: Automotive climate wind tunnel test is an essential test in the process of automotive research and development.收稿日期：2023-03-14；修订日期：2023-05-10Received：2023-03-14；Revised：2023-05-10基金项目：天津市科技支撑重点项目（20YFZCGX00580）Fund：Tianjin Key Project of Science and Technology Support (20YFZCGX00580)作者简介：李建（1997—），男，硕士研究生，主要研究方向为汽车热管理和空气动力学。
一种地铁车辆新风进口局部流动阻力特性的数值模拟
0.引言随着我国国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，全国各大城市都有了地铁或者正在大规模兴建地铁，人们对地铁车辆条件的要求越来越高。
在地铁车辆空调中，通风是占有重要地位的。
通风系统在—年四季中都处于工作状态，也就是常说的全天候工况。
随着地铁车辆运行区间越来越长，运行工况越来越复杂，这就增加了使车内环境达到温度、湿度适宜，空气清洁要求的难度。
车内的通风系统中新风口又是重要部件，其性能的好坏直接影响到通风系统的运行效果。
在地铁车辆通风系统的设计中，获得地铁车辆通风系统的总阻力损失十分重要，对通风机的选择，通风系统整体结构，乃至于车辆整体结构都具有重要意义。
新风口的阻力损失是通风系统中总阻力的重要组成部分，它承担了在不同运行工况下吸入需要的新风量，阻挡空气中的杂质和雪水、雨水，同时，如其阻力特性过大，势必减少车辆空调系统的通风量，影响地铁乘客的舒适度。
阻力系数是综合反映新风口流动阻力特性的一个关键参数，是决定地铁车辆通风系统设计的关键参数。
本文的目的是研究新风口在车辆运行时局部阻力特性。
由于新风口的种类繁多，结构各异，加之流动性，阻力系数的确定至今还不能从理论上解决，本文利用CFD专业软件FLUNET软件对一种国产地铁车辆新风口的阻力特性进行仿真研究。
1.仿真对象介绍图1选用的新风口试件(迎风面)图2新风口剖面图（局部）图1是一种国产B型地铁车辆空气处理单元上的进风口试件，又称新风汽水分离器，新鲜空气由空调系统内的通风机将室外空气经机组两侧新风口吸入，新风经过空气过滤器、蒸发器等。
流经循环通风机的空气经过冷却和除湿、加热之后吹进客室风道系统，并分配到客室中。
此新风口置于空气处理单元两侧，将外界空气吸入的同时可以起到对空气除尘的作用。
此新风口的剖面结构如图2所示，箭头表示新风流向，此新风口内部结构基本由三部分组成，最前面一部分由一排空心圆柱体排列构成，中间部分由一排类似“Y”型结构的构件组成，最后面一部分由槽型管排列而成。
城轨列车车厢内空调通风系统数值模拟及优化
ｙ和 Ｚ分 别 为车箱 的长度 、宽度和 高度方 向。
基金项 目：广东省省部产学研结合引导项 目 （ ２ ｏ １ １ Ｂ ｏ ９ ｏ ４ ｏ ｏ ３ ３ ８ ） 作者简介 ：曹小林 （ １ ９ ６ ９ 一） ，男 ，湖南益 阳人 ，教授 ，博士。
图 １ 城轨列车车厢 的简化物理模型
１ ０ ６
中
国
铁
道
科
学
第 ３ ４卷
１ ． ２ 数 学模 型
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｎｏ ｖ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ，２ ０ １ ３
城 轨 列 车 车厢 内空调 通 风 系统 数值 模 拟及 优 化
曹小林 ，李 江 ，曾 伟 ，孙 浩 ，杨 阳
（ 中南大学 能源科学与工程学院 ，湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ８ ３ ）
摘
要 ：为解决城轨列车车厢 内上送上 回气流组织 方式存 在 的气 流短路 问题 ，提 出将 排风 口和回风 口合并
口设 于车厢 中部 位置 （ 车 厢 内部 照 明灯安 装位 置 ） ，
回风 口设在 车厢 的底 部 。采用 数值模 拟方 法和 对 比 分 析方 案 的优劣 。
１ 城 轨列 车 车厢 模 型
１ ． １ 简化 物理 模型
收稿 日 期 ：２ ０ １ ３ — ０ ４ — １ ０ ；修订 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ８ — １ ２
第３ ４ 卷 ， 第６ 期 ２ ０ １ ３年 １ １月
278 西安北站候车厅变新风量空调系统数值模拟研究
西安北站候车厅变新风量空调系统数值模拟研究中南建筑设计院徐鸿严阵张亚男华中科技大学刘显晨陈龙姜涛徐玉党摘要：利用软件Airpak对西安北站候车厅的变新风量空调系统进行了数值模拟，计算结果表明，当候车厅内人员负荷发生变化时，变新风量系统既可以满足降低能耗的要求，又不会降低室内空气品质，是大空间较为理想的送风方式。
模拟结果为工程实践提供了有力的理论支持。
关键词：大空间空调变新风量 CFD1.前言火车站候车大厅是极具代表性的高大空间建筑，其气流组织方式以及室内的空气品质一直是设计人员关心的热点。
在候车厅内人员流动性大，负荷变化幅度大，因此采用变风量系统更有利于节能。
然而由于候车厅水平距离较大，而当变风量系统送风量减少时，会导致冷射流的扩散范围减少，卷吸空调较远区域的热量减少，因此在离风口较远的区域形成局部温度偏高，空调区域温度的不均匀性将导致人体的热舒适性逐渐下降。
为了既能满足室内热舒适性需求，又能体现节能的设计理念，本文提出了采用变新风量系统的方法，当室内人员负荷变化时，在保证送风量不变的前提下，只改变新风量，这样既可以保证热舒适性，又能降低新风负荷，进而达到节能的目的。
在采用变新风量的过程中，由于新风量的降低势必导致室内空气品质的下降，有可能会导致室内CO2浓度偏高，进而达不到卫生条件要求本本文将针对变新风量系统是否能满足室内空气品质的要求进行模拟计算，并对其节能效果进行初步探讨2.设计参数该车站全长8.4km，其中车场部分3.4km，动车所及走行线部分5km，车场设计为18台34线。
站房为南北双向客运站房，东西长184m，南北长348m，设计容纳人数13000人，按最新的初步设计修改意见总建筑面积为11.52万平方米，其中，高架层5.18万平方米。
所模拟区域为二楼候车厅，候车厅平面图如图1所示。
与变新风量系统有关的设计参数如下新风量：根据《铁路旅客车站建筑设计规范》规定，客运专线候车厅最小新风量标准为10m3/h·人[1]，西安北站根据实际设计需求，选用新风量为：12m3/h·人。
隧道内地铁列车局部阻力系数模拟
△乃＝‘（ｖ２ｐ）／２
（１）
式中，ｆ为局部阻力系数，口为与ｆ对应的断面平均流速。
根据局部阻力系数的定义，气流在纵向通过列车 头部和尾部时会由于断面形状突变，产生局部阻力损
失，而在通过列车时产生的沿程阻力不计算在内。由 式（１）可知，在指定流速下求解出局部阻力产生前后区
域中的全压差，就可以计算出对应流速的局部阻力系 数ｆ。根据局部阻力产生的原因，应分别选取列车头部
描述空气运动过程的控制方程包括连续方程、动 量方程、能量方穆、湍能方程、湍能耗散率方程，这些方 程均满足如下形式的通用方程：
告（胛）＋蠹（伊ｉ妒一。鼍）＝Ｓ妒 （２）
（ｉ＝１，２，３）
式中，纵Ｆ妒和Ｓ妒分别表示通用变量、广义扩散系数和
广义源项。所有控制方程的妒、Ｌ和．ｓｐ见表１。
∥甲誓燃黟表黟１场秽模型 鞭的黜控制 ”方霉程—㈣？獬雾
和尾部前后流动平稳、没有漩涡的区域来计算全压差，
隧道内地铁列车的局部阻力系数的数值模拟
求和得出车头、车尾两处的局部阻力总损失，然后核算 出列车在隧道内的局部阻力系数。
３计算模型
３．１ 数学模型 采用被广泛使用的标准ｋ—ｓ两方程湍流模型进行
求解。速度一压力耦合采用ＳＩＭＰＬＥ算法，ＳＴＡＲ—ＣＤ软 件自身采用有限体积法（ｆｉｎｉｔｅ ｖｏｌｕｍｅ ｍｅｔｈｏｄ，ＦＶＭ）推 导离散方程。在计算火灾工况时，计算能量方程，考虑 空气浮升力的影响。
基于二维流场的离心通风器阻力特性的数值模拟
离心通风器是航空发动机滑油腔通风系统的核心部件，是滑油通风系统的出口。
它利用离心力及滑油与空气的密度差,对油气混合物中的油气进行分离，以此减少发动机通风系统中的滑油，进而减少发动机的滑油消耗量。
分析清楚它的性能，可对现有工程进行评估，为将来型号设计提供指导。
离心通风器内部流动属于气液两相流动，传统针对离心通风器的研究都是基于三维的数值计算方法，其转子结构示意图如图1所示。
本文应用基于二维计算流体力学，对一种弧形叶片高速离心通风器流场进行研究，详细分析了离心通风器阻力特性。
图1 离心通风器转子结构示意图1 几何结构的简化根据试验器中通风器流场特点，对计算域进行了合理简化。
计算采用Reynolds 应力模型湍流模型模拟模拟高速离心通风器内的流场；连续相壁面边界采用Scalable Wall Functions 壁面函数，模拟气流边界层流动。
计算方案分别计算了不同通风流量、不同旋转轴转速以及不同辐板形状下的通风阻力。
为了提高数值模拟的效率，本文将三维的物理模型简化为二维的模型，取一个垂直于轴线和平行于轴线的剖视，如图2所示。
图2 模型剖视图2 基本控制方程计算流体动力学的所有内容，不论采用何种形式，都是基于流体动力学连续介质流动控制方程，如质量方程、动量方程以及控制方程。
这三个物理基本定理在流体动力学中的基本形式是基于质量守恒、动量守恒和能量守恒。
3 计算模型3.1 模型构建及网格的划分离心通风器主要流道结构由通风器分离腔、旋转辐板区、通风孔和空心旋转轴内腔组成。
本文计算域选取与试验原件腔内结构基本相同的流体区域，如图3所示。
空气通过外流场入口面，经通风器入口面进入通风器内部；滑油自通风器入口面和空气一起进入通风器；通过叶轮域时，在叶轮旋转作用下，滑油被分离回收；分离后的气体进入出口域，经通风器出口面被排出通风器。
图3 模型的计算域划分3.2 边界条件的给定计算域的进口处给定的是质量流量入口。
质量流量入口条件可以定义入口边界的质量流量或质量通量分布。
地铁空调通风系统阻力组成及影响因素探讨
ｆ ｒ ａ ｏ ｆｔ ｅＨ ＶＡＣ ｅ ｔ ａｉ ｎ ｒ ｓｓａ ｃ ｎ ｍ ｅ ｒ ｅ ｉｌ ｓ ｎ ｅｉ ｆ ｎ ｅ ａ ａｙ ｉ ｏ ｍ ｔ ｎｏ ｉ ｈ ｖ ｎ ｉ ｔｏ ｅ ｉｔ ｎ ｅｉ ｔｏ ｖ ｈ ｃｅ ｕ ｅａ ｄ ｔ ｎ ｕｅ ｃ ｎ ｌ ｓｓ ｌ ｈ ｌ
风路径来说 ， 空调通风 系统 可分为 内部循环空气通风 回路 （ 简 称 回风 回路 ）新风换气通 风回路（ 、 简称新风 回路 ）回风回路阻 。 力包括 空调设备 内部阻力 、 送风风道 阻力 、 回风阻力 ； 新风 回路
阻力包括空调设备 内部阻力 、 送风风道 阻力 、 排风阻力。
２１ 空 调 设 备 内部 阻 力 ．
ｄｉ ０３ ６６ｉ ｎ１０ — ５ ４ ０ ２ ６ ９ ｏ： ． ９ ．ｓ． ６ ８５ ． １． ． ４ １ ９ ｓ ０ ２ ００
０ 引 言
吸入 ， 然后混合后一起通过过滤 网、 蒸发器 、 电加热器等设备 。
２２ ． 送 风 风 道 阻 力
近些年 国内各个城市地铁交通系统迅猛发展 ， 于地铁车 对 辆的设计水平 的要求也在不 断提 高 ，为了提供舒适 的司乘环
５１ 事 故 闸 门 门槽 埋 件 安 装 ．
事故闸门试验完成后 ， 将合格的闸门锁定于孔 口顶部锁定
梁上 ， 直至移交为止。
４３ 事 故 闸 室事 故 闸 门桥 式 启 闲机 及 轨 道 埋 件 安 装 ．
４３１ 启闭机轨道及埋件安装 ．． 事故 闸室桥式启闭机轨道安装 ， 在岩锚梁混凝土浇筑完成
回风阻力同样也可分为局部阻力 和沿程阻力 。 局部 阻力 主 要为 回风通道 内变径阻力和 回风滤 网阻力 ； 回风通道一般 比较
短， 沿程 阻力 极 小 。
基于CFD的城市轨道交通车厢空气质量模拟分析
冯劲梅， 蔡加熙， 朱倩翎， 丁业凤
（上海应用技术大学 城市建设与安全工程学院，上海 201418）
摘 要：城市轨道交通车厢的人员密度较高，车厢内的空气质量对乘坐体验及健康具有显著影响。 以城市轨道交通列车车厢为例，采用 CFD 软件 Fluent2019 对正常载客情况下轨交车厢内空气质量进 行数值模拟，分析空调送风风速为 2、2.5、3 m/s 和送风角度 30°、45°、90°的温度场、速度场、污染物浓度 场情况，提出在常态化防疫背景下，保证车厢最佳的空气流通率的通风方式为上送下回，送风速度为 3 m/s、 送风角度为垂直 90°。 关键词：轨道交通车厢；计算流体动力学；空气质量；通风方案 中图分类号：U121 文献标志码：A
湍流动能 0.012 091 305/0.017 867 579/
0.024 582 887 0.000 869 115
N.A
湍流耗散率 0.015 676 315/0.028 160 008/
0.045 444 732 0.000 902 175
【CN110321587A】基于数值模拟的轨道车辆隧道空气附加阻力计算方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910388056.1(22)申请日 2019.05.10(71)申请人 中车青岛四方车辆研究所有限公司地址 266031 山东省青岛市市北区瑞昌路231号(72)发明人 曹虎 孙丛君 李政达 葛学超 张辉 李家兴 (74)专利代理机构 青岛清泰联信知识产权代理有限公司 37256代理人 张媛媛(51)Int.Cl.G06F 17/50(2006.01)(54)发明名称基于数值模拟的轨道车辆隧道空气附加阻力计算方法(57)摘要本发明涉及一种基于数值模拟的轨道车辆隧道空气附加阻力计算方法，包括：建立数值模拟所需的车辆隧道运动模型；仿真并拟合车辆隧道空气附加阻力计算公式，确定隧道空气附加阻力修正公式；仿真验证修正后的车辆隧道空气附加阻力计算公式。
本发明针对常用的轨道车辆模型在隧道工况下运动所受空气阻力数值进行数值模拟计算。
与现有方法相比，本发明增加车辆总长度和隧道阻塞比参数的计算，修正轨道车辆隧道空气附加阻力计算公式，完善了现有隧道空气附加阻力计算公式中的缺陷，提高了计算公式的准确性及适用性。
借助此方法在轨道车辆前期开发过程中可预先计算隧道空气附加阻力，对车辆牵引匹配选型、能耗计算提供支持。
权利要求书1页 说明书5页 附图1页CN 110321587 A 2019.10.11C N 110321587A权 利 要 求 书1/1页CN 110321587 A1.一种基于数值模拟的轨道车辆隧道空气附加阻力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(S1)建立数值模拟所需的车辆隧道运动模型；(S2)仿真并拟合车辆隧道空气附加阻力计算公式，确定隧道空气附加阻力修正公式；(S3)仿真验证修正后的车辆隧道空气附加阻力计算公式。
2.根据权利要求1所述的基于数值模拟的轨道车辆隧道空气附加阻力计算方法，其特征在于，步骤(S1)建立数值模拟所需的车辆隧道运动模型的方法为：建立轨道车辆三维模型，车头处流场区域采用四面体网格并加密处理，车体采用六面体网格；沿车辆运行方向建立隧道空间的滑移网格模型，并划分网格；边界条件界定：隧道入口设置为压力入口边界条件，隧道出口设置为压力出口边界条件，隧道壁面和地面以及轨道车辆壁面采用wall边界条件，交换面边界条件设置为内部面；运动区域两端口设置为压力出口，湍流模型采用标准k-ε模型。
地铁站轨行区排风均匀性模拟研究与实验验证
地铁站轨行区排风均匀性模拟研究与实验验证高军;曾令杰【摘要】为了解决地铁站轨行区均匀排热问题,研究出一种新型等截面长风管局部阻力构件.为验证该构件是否具有优化排风均匀性的作用,本文采用CFD方法模拟已有排风管道流场及风管阻力特性,模拟结果说明该局部阻力构件具有优化管道内气流组织,各风口排风均匀性好,降低风机能耗的特点.针对已有排风管各排风口的风量、风速进行了实测,实测加装该局部阻力构件的排风管各风口风量结果与模拟计算的结果能较好地吻合,证明采用CFD方法可以较好地预测风管道内的流场分布,具有较高的可靠性.【期刊名称】《建筑热能通风空调》【年(卷),期】2015(034)005【总页数】4页(P30-33)【关键词】均匀排风;节能;局部阻力构件【作者】高军;曾令杰【作者单位】同济大学机械与能源工程学院;同济大学机械与能源工程学院【正文语种】中文目前我国各主要城市都在兴建地铁以缓解中心城区的交通压力[1]。
而地铁在驶入地铁站的过程中，因地铁制动散发的热量较大，工程上通常在地铁站台区的轨顶和轨底设置等截面长风管，以排风形式带走地铁制动所产生的热量[2]。
由于地铁站轨行区的排热均匀性很大程度上依赖于排风均匀性[3]，本文将均匀排热问题简化为均匀排风问题。
为克服常规排风管道的不足，保证各风口实现均匀排风，研究出一种新型等截面长风管局部阻力构件，本文针对无/有该局部阻力构件的排风管道进行CFD数值模拟，分析该局部阻力构件是否具有优化排风均匀性的作用，并通过实测已有排风管道各风口风量，对模拟结果进行验证。
传统地铁站轨行区排热系统采用等截面长风管进行排风，其利用的是静压排风原理[4]，对于排风管道，静压绝对值由风机侧至末端沿程降低，根据条缝型孔口出流公式[5]：式中：μ(x)为流量系数，用于对流量进行修正；δ(x)为风口出流截面积；P(x)为x断面处相对静压。
在风口面积δ(x)相等，流量系数μ(x)为定值的前提下，各个风口风量必然不同，传统排风管构造如图1所示，其中图的左侧为风机侧。
轨道车辆废排风帽排风特性的数值模拟研究
轨道车辆废排风帽排风特性的数值模拟研究耿亚彬;于淼;李喜辉;王永朋【摘要】废排风帽是轨道车辆环境控制系统的重要组成部分,其排风特性的优劣直接影响客车室内废气的排出量,对调节室内外压差起关键作用,采用计算流体力学软件FLUENT对轨道车辆废排风帽的流动特性进行数值模拟分析,研究结果表明:出风口最小截面距离的增大会减小废排风帽的流动阻力,出风口格栅的形状和布置形式影响风帽内风的流动轨迹和流动特性.为轨道车辆的废排风帽的优化设计提供参考依据.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2016(036)003【总页数】4页(P84-87)【关键词】轨道车辆;废排风帽;数值模拟;流动阻力【作者】耿亚彬;于淼;李喜辉;王永朋【作者单位】中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心,河北唐山063035;中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心,河北唐山063035;中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心,河北唐山063035;中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心,河北唐山063035【正文语种】中文【中图分类】U270.38+3废排风帽是列车车辆环境控制系统的重要组成部分,废排风帽的排风特性会直接影响到排风系统的流动特性和排风能力，由于轨道车辆的载客量较大，室内要求全面送风时所需新风量较大，排风量小于或等于新风量，一般为新风量的90%～95%时，客室压力才能保持平衡，维持客室内一定的正压[1]。
如果排风风帽结构设计不合理，会导致排风机选型难度增加，造成列车整个排风系统排风能力不足，容易造成列车车辆客室内压力过大，从而导致车内外压差过大,车门关闭困难等情况发生,影响车辆的正常运行，目前国内对轨道车辆的排风帽研究较少，本文采用CFD 技术通过数值模拟的方法对列车车辆废排风帽的流动特性进行研究，为列车废排风帽设计提供参考。
空气在风帽内流动时，由于黏性及流体的相对运动，因而产生了内摩擦力。
空气在风道内流动过程中，就要克服这种阻力而消耗能量，此外，由于流动惯性，特别是在风道边壁扰动的局部地区形成涡流，产生局部阻力，也要消耗能量。
地铁列车空调系统送风风道气流组织模拟及优化
地铁列车空调系统送风风道气流组织模拟及优化尤立伟;郑学林;赵义逢【摘要】基于计算流体动力学( CFD)对兰州某地铁列车风道进行模拟，并利用不均匀系数对风道内的气流组织进行评价，分析造成气流不均匀的原因，并针对这些问题对风道的结构进行优化。
通过优化前后风道气流组织的模拟仿真，结果表明优化过后气流更加均匀。
为以后地铁列车空调送风风道系统的设计提供参考。
%Based on computational fluid dynamics ( CFD) simulation of a subway train in Lanzhou. And the air flow organization in the air duct is evaluated by using the unequal coefficient. Analysis of the causes of uneven air flow. And the structure of the air duct is optimized according to these problems. By optimizing the air flow organiza-tion of the front and rear air duct, the simulation results show that the air flow is more uniform after optimiza-tion. Provide reference for the design of the air duct system of the air duct system of the subway train.【期刊名称】《制冷》【年(卷),期】2016(037)003【总页数】5页(P39-43)【关键词】地铁列车;风道;CFD;优化;气流组织【作者】尤立伟;郑学林;赵义逢【作者单位】长春轨道客车股份有限公司，长春130062;长春轨道客车股份有限公司，长春130062;长春轨道客车股份有限公司，长春130062【正文语种】中文【中图分类】TU831随着我国经济的快速发展，地铁已成为许多大中型城市必不可少的交通工具，同时人们对地铁车厢环境的舒适性要求也不断提高。
280 地铁空调送风风道出风均匀性数值模拟与优化
地铁空调送风风道出风均匀性数值模拟与优化华中科技大学谢军龙马银红舒朝晖陶红歌摘要：用fluent软件对地铁空调送风风道内流场进行数值模拟，详细分析了静压送风风道内，静压挡板尺寸及位置对风道送风风量均匀性的影响及改善，及添加不同形式的挡风板对风道送风前端出风风量的提高及改善，为地铁空调系统送风风道的优化设计提供参考。
关键词：地铁空调送风风道数值模拟出风风量均匀性1前言随着地铁交通在各大城市的逐渐普及，地铁客车客室内的热舒适状况对设计工作来说显得愈发重要。
合理的车内气流组织将有效改善客室内的温度场、湿度场、风速场等热舒适性能指标，而地铁空调送风系统中送风风道的出风均匀性直接决定了车内气流组织的好坏，风道出风的均匀性又与其内部结构形状密切相关[1]，因此，探讨风道内部结构优化及其对出风均匀性的影响具有十分重要的现实意义。
2计算模型2.1 物理模型风道模型外观如图1所示，整个风道长约6000mm，宽1300mm，高110mm；风道两端为气流入口，底部出风口接送风短管，短管高90mm。
风道两端为气流入口，底部出风口接送风短管。
图1 风道模型外观图风道中间有3个小支柱，沿风道长度方向上，出风口断开处为车厢顶部的横梁位置处。
2.2 计算及边界条件-双方程湍流模型[2]，并作如下简化：本文计算模型采用kε(1) 流体定为17℃时的空气，常物性，不可压缩；流动为稳态湍流；忽略重力影响。
（2）以气流入口为计算入口边界，设为速度入口，大小为3.23m/s，方向垂直于入口边界面。
（3）以风道底部送风短管的出口为计算出口边界，设为压力出口，0pa，外界压强为一个标准大气压。
（4）整个风道内壁附隔热保温材料，因此可将风道各个壁面视为绝热，计算过程中不考虑换热。
此外，近壁面处采用标准壁面函数[3]。
（5）风道底部出风口为孔板送风，因送风孔尺寸较小，考虑到建模、网格生成及其造成的计算上的困难，本文将其设为多孔介质阶跃内部边界条件，孔隙率定为50%。
地铁列车隧道气动力学试验与仿真
地铁列车隧道气动力学试验与仿真刘凤华;余以正【摘要】充分发挥了试验与仿真分析相结合的手段,通过线路运行实测与仿真分析,研究了深圳2号线地铁车在隧道内运行时车内外压力的变化以及阻力系数的变化,研究发现列车在隧道内运行时阻力系数大大高于明线运行时的阻力系数,隧道截面的变化对车内外压力变化的影响很大.此研究方法体现了对地铁车空气动力学方面新的设计理念,为提高地铁车在隧道内运行时的空气动力学性能提供一定的指导以及参考意见.%The change of inside and outside pressure and resistance coefficient of the Shenzhen line 2 subway trains was studied by line running test and simulation analysis.It is found that the resistance coefficient in the tunnel running is much higher than in the open wire running,and the change in cross-section of tunnel has great influence on the inside and outside pressure of the train.The combined method of test and simulation analysis reflects the new design concept of the subway train aerodynamics and provides some guidance and suggestions on improving the aerodynamic performance of the subway train running in the tunnel.【期刊名称】《大连交通大学学报》【年(卷),期】2013(034)004【总页数】6页(P7-11,16)【关键词】地铁;空气动力学;试验;仿真【作者】刘凤华;余以正【作者单位】中国北车集团长春轨道客车股份有限公司,吉林长春130062;中国北车集团长春轨道客车股份有限公司,吉林长春130062【正文语种】中文0 引言近年来，国内许多大城市正在建设或筹划城市快速轨道交通系统(或地铁系统).城际列车、地铁速度小于高铁，但由于头型长细比小，且地铁车一般在隧道内运行，从空气动力学的角度分析，高铁实际运营情况比地铁车隧道工况多，地铁隧道截面积远小于高铁隧道截面积，隧道截面变化频繁，因此面临的气动问题实际也很突出.根据以往对高铁的研究，发现当列车头型长细比减小一半左右，最大压力波幅度增加2倍以上.而地铁车的头型长细比与高铁比往往增加了几倍.因此需要考虑列车高速进出隧道或者在截面变化的隧道内运行时产生的压力波对列车运行和乘客舒适性的影响［1］.此外，通过仿真分析研究地铁车在隧道内的阻力变化，研究发现列车在隧道内运行阻力系数远大于明线运行时阻力系数，因此由于气动阻力造成的能耗实际上是比较大的.列车在实际运营中由于空气动力学问题带来的诸如车门在某些工况下无法关闭等现实问题，但目前国内对地铁车在隧道内运行时的空气动力学方面研究很少，尤其是线路运行实测数据很少.因此本文的研究对地铁车新车型的设计有一定的指导以及参考意义.1 地铁车内外动压线路运行实测(1)测试线路此次分析研究选择的测试线路是深圳地铁二号线后海—红树湾地铁路段，与其他路段比，此路段距离更长，并且较为平直;另外此路段还有一个显著的特点就是隧道截面有一个相当长的距离为矩形截面，因此列车在此段能加速到70 km/h，然后列车以此速度进入该段隧道圆形截面，出现了一段相当大的压力波动，并能被人耳感觉.(2)测试设备由于地铁车的速度较低，压力波动基本在100～1 500 Pa(是大气压的0.1%～1%)之间，因此需要采用较低量程、精度较高的传感器，因此选用差压传感器电子扫描阀.本次试验使用的DSM3400电子扫描阀系统及配套模块，是目前国内同类设备中最先进、在量程和精度方面最适合本次测试的设备.本次试验采用312 Hz采样频率.(3)测点布置此次试验，在车内外共分布了90个测点，其中在车内布置16个测点，车外共布置74个测点.车外测点主要分布在头车车前端、头车车窗、空调盖板处，并且当列车朝相反的方向运行时头车的测点转变为尾车的测点;车内测点主要分布在司机室、第一节车厢以及第一节车与第二节车的风挡处.图1、图2是相关位置测点布置示意图.图1 测点布置总示意图图2 车外测点布置示意图(4)测试工况实际测试中进行了包括车内舒适性测试(车内压力变化);车头、裙板内外压力测试;车门内外压力测试;屏蔽门内外压力测试;空调盖板内外压力测试等.测试了列车在50、60、70、80 km/h运行条件下各个测点的动压数据.本文限于篇幅主要选取车内舒适性测试以及车外压力变化进行研究.2 列车的空气动力学仿真分析2.1 仿真分析数学模型的选取利用FLUENT大型流场计算商用软件，根据流场特点，数值求解的控制方程为低速粘流的Navier-Stokes方程，湍流采用两方程湍流模型，近壁区采用低Re数修正与壁面函数相结合的方法，方程采用有限体积法离散，并采用并行的压力修正算法求解［2］.2.2 CFD计算模型分析选取一节半车进行了分析研究，车头是影响计算结果的重要部位，因此在该区域分布了较密的网格以保形，同时根据流动特点规划分区拓扑结构，以保证模拟精度.在车身连接处，转向架、风档和空调等部位都进行了网格加密.对曲率变化较大的部分和关键区域都进行了网格加密，以满足此类问题计算对网格的要求，近壁面第一层网格最小网格高度为0.5 mm.限于计算规模，不可能按照隧道的实际长度建模，只能选取列车在一段隧道内运行进行CFD模拟研究，本次分析选取隧道长为500 m.3 试验结果分析3.1 车外压力测试结果分析车外测点主要分布在头车车前端、头车车窗、空调盖板处，并且当列车朝相反的方向运行时头车的测点转变为尾车的测点，各外部测点的测试目的并不一样.本文限于篇幅，车外压力变化情况仅选取头车测点与尾车测点分析.研究发现，不同的车速下，车头处测点的压力分布趋势几乎一样，只是压力大小以及出现压力峰值的时间不同.因此本文中只列出在80 mm时各压力测点的压力变化情况.图3是列车运行速度为80 km/h时，车外压力测点压力变化情况.由图3(a)可以看到，在120 s 左右的时候，各个测点的压力突然急剧升高，有些测点压力在瞬间从200 Pa左右突变至1 200 Pa，这主要是由于此时隧道从方形截面突变到圆形截面所致，可见隧道截面形状的变化对车外压力变化影响很大.当隧道截面频繁变化时，车外压力波动也会随之频繁变化.这种气动力的频繁变化甚至可能会影响某些结构的疲劳强度，因此在后期研究中应当对这些结构进行一定的关注.图3(b)是车尾测点压力变化情况，多数压力测点处于负压值区，在170 s左右时出现了压力突变，有些测点的负压值从-300 Pa左右突变到-850 Pa左右.这主要是由于此时隧道从圆形截面突变到方形截面所致，可见隧道截面的变化对尾车压力变化也有很大的影响.整体来讲，与车头相比，车尾压力变化趋势相对平缓.图3 80 km/h时车外压力测点压力变化情况3.2 车内压力测试结果分析车内压力的变化主要影响舒适性，列车在隧道内运行的压力及压力变化率若超出一定的限制，会造成乘客耳朵不适，乘客舒适度降低，行车阻力增大和能耗增加.根据相关评价指标，车内空气压力变化≤200 Pa/1 s为优;车内空气压力变化≤800 Pa/3 s为良;车内空气压力变化≤1250 Pa/3 s为合格.车内压力的波动的大小，在很大程度上与车速有关.本文选取的是第一节车车厢内某一个测点在不同的车速下压力变化情况进行研究.由图4可见，车速对车内压力波动影响很大.当车速为50 km/h时，压力变化最大值为150 Pa;车速为80 km/h时，车内压力变化最大值为500 Pa，对应的最大最小值之差则为2.7倍.当列车以80 km/h运行时，在120 s左右时测点压力瞬间从-200 Pa变化到240 Pa，瞬间压力变化率达到了400 Pa/s以上，并能被人耳感受到，明显影响到了舒适性.这主要是由于此次分析研究的深圳地铁二号线后海—红树湾地铁路段，隧道截面有一个相当长的距离为矩形截面，因此列车在此段能加速到70 km/h，然后列车以此速度进入该段隧道圆形截面，出现了一段相当大的压力波动.可见对于该车影响车内压力波动主要由车速与隧道截面变化有关.因此当列车在隧道截面形状变化过于剧烈的隧道内运行时，应该采取限速措施，速度应该低于50 km/h.图4 不同车速下车内压力测点的压力变化情况受限于线路工况与列车实际运营要求，本次试验车速最高为80 km/h，而新的城际客车车速可能要达到100～140 km/h，因此需要根据本次测试的结果拟合出该车在更高速度同等级运营条件下在隧道内运行时车内压力变化情况.图5是通过三次多项式拟合外推得到的车内压力3 s内变化情况［3］，由图5可见，当列车速度达到120 km/h时，车内压力变化达到2 340 Pa/3 s，车内舒适性指标将不合格.图5 三次多项式拟合外推车内压力变化情况3.3 车内外压力值变化关系研究图6是选取列车鼻尖处外部测点的压力值与对应的车内部压力测点压力值.两条曲线中上部曲线为列车鼻尖外部测点压力变化值，下部曲线为列车鼻尖处对应的内部测点压力变化值.由图6可以看到，在该测点处车内外压力波动趋势基本一致，可见车内外压力的波动是同相位的.提高车辆的密封性有助于降低车内的压力波动值［4］.图6 鼻部后面位置的列车-隧道-压力特征4 仿真分析结果分析4.1 列车在隧道内运行时压力变化情况本次分析，选取列车运行速度80 km/h.为了分析方便，本文选取列车的几个特殊的时刻进行分析，分别是列车车头刚刚进入隧道，列车完全进入隧道，列车在隧道内运行这几个时刻.图7(a)是列车车头刚进入隧道的情况，由图可见，列车高速进入隧道时，空气流动受到隧道壁面的限制被阻滞，使列车前端静止的压力受到剧烈压缩，所以列车进入隧道时以及列车进入隧道后列车头部压力继续升高。
屏蔽门系统漏风量测试与数值模拟分析
屏蔽门系统漏风量测试与数值模拟分析王春旺;洪迎迎【摘要】选取南京某地铁线路典型岛式站台进行了屏蔽门漏风量测试, 得出了屏蔽门漏风量的变化趋势, 并建立三维模型对漏风量进行了数值模拟, 与实测数据进行了对比, 分析了列车停站期间漏风量的变化规律.定量分析了漏风量对车站空调负荷的影响, 最后对车站环控系统的运行提出优化建议.%Taking one typical underground island station in Nanjing as a study object, the air leakage quantity of platform screen doors was test, and the changing rules of air flow was concluded. To compare the field test results and analyze more deeply, a three-dimensional CFD model was built and the detailed simulation was carried. Based on the results, how the air flow changed was analyzed when the train stopped and the influences of air leakage quantity on the air-conditioning load were analyzed. At last, advice for optimizing the operation of environmental control system was proposed.【期刊名称】《建筑热能通风空调》【年(卷),期】2019(038)001【总页数】6页(P39-43,38)【关键词】屏蔽门系统;漏风量测试;数值模拟;空调负荷【作者】王春旺;洪迎迎【作者单位】北京清华同衡规划设计研究院;北京中建建筑科学研究院有限公司【正文语种】中文目前在进行空调系统设计时，对屏蔽门漏风量的考虑往往按照经验来评估，没有进行定量分析，同时在分析环控能耗时没有考虑漏风量的影响，而实际测试结果表明漏风量对车站的空调负荷造成的影响不可忽视[1]。
地铁列车隧道气动力学试验与仿真
地铁列车隧道气动力学试验与仿真
刘凤华;余以正
【期刊名称】《大连交通大学学报》
【年(卷),期】2013(034)004
【摘要】充分发挥了试验与仿真分析相结合的手段,通过线路运行实测与仿真分析,研究了深圳2号线地铁车在隧道内运行时车内外压力的变化以及阻力系数的变化,研究发现列车在隧道内运行时阻力系数大大高于明线运行时的阻力系数,隧道截面的变化对车内外压力变化的影响很大.此研究方法体现了对地铁车空气动力学方面新的设计理念,为提高地铁车在隧道内运行时的空气动力学性能提供一定的指导以及参考意见.
【总页数】6页(P7-11,16)
【作者】刘凤华;余以正
【作者单位】中国北车集团长春轨道客车股份有限公司,吉林长春130062;中国北车集团长春轨道客车股份有限公司,吉林长春130062
【正文语种】中文
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2.加减速时地铁列车隧道气动性能研究 [J], 刘冬雪;蒋雅男;杨明智
3.地铁列车通过隧道时的气动性能研究 [J], 徐世南;张继业;熊骏;孟添
4.高速列车隧道空气动力学数值仿真系统的开发 [J], 张兆杰;高波;王英学
5.关于隧道空气动力学效应造成地铁列车客室压力变化的探讨与建议 [J], 宋剑伟
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