CN108121839A - 基于fluent软件的电力机车司机室舒适度分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于FLUENT软件的电力机车司机室舒适度分析方法，包括：对电力机车司机室内部结构进行简化处理，在CATIA中建立计算模型；将计算模型导入前处理模块中进行网格上划分；在求解器中设置边界条件、初始条件后进行数值计算；通过后处理得到司机室内部的温度场、风速场，判断是否达到预设值；如不满足，则修正计算模型重新计算，直到得到最优方案。利用FLUENT软件对电力机车司机室舒适度分析，可以克服现有设计过程中缺乏理论依据，空调出风口、回风口位置设置不合理的问题，其优点在于可以通过数值计算得到司机室内部的温度场、风速场分布，能够预测出由于实验条件的限制而测试不到的流场信息，且费用较低，为空调出风口、回风口大小及位置的选取及优化提供理论依据。

Description

基于FLUENT软件的电力机车司机室舒适度分析方法

技术领域

本发明涉及一种基于FLUENT软件的电力机车司机室舒适度分析方法，属于电力机车司机室舒适度分析方法，具体是利用FLUENT软件对司机室内部流场进行仿真，得到司机室内部的温度场、风速场，从而确定空调出风口和回风口的大小、位置是否合理。

背景技术

电力机车司机室是司机和添乘人员工作、休息的场所，机车空调布置在机械间，制冷空气通过进风口进入空调风道，经其引导后再经由出风口进入司机室内部，从而降低司机室的温度，提高司机室舒适度，空调回风口将部分司机室制冷空气重新引入空调，与新风一起进行空气循环系统降低空调的制冷能耗。目前机车行业中对空调出风口和回风口的大小、位置的设计通常根据经验而定，缺乏相关方面的理论依据，采用此种设计方法得到的司机室温度场、速度场分布在实际测量时不尽人意，无法满足司机室人员的舒适度要求，如果设备制造完成后再进行更改，一方面耗费人力物力，另一方面仍是盲目的进行更改无法达到预期效果。

利用FLUENT软件对电力机车司机室舒适度分析，可以克服现有设计过程中缺乏理论依据，空调出风口、回风口位置设置不合理的问题，其优点在于可以通过数值计算得到司机室内部的温度场、风速场分布，能够预测出由于实验条件的限制而测试不到的流场信息，且费用较低，为空调出风口、回风口大小及位置的选取及优化提供理论依据。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于FLUENT软件的电力机车司机室舒适度分析方法，采用数值模拟方法可以很好的反映司机室内部温度场、风速场的真实情况，为空调出风口、回风口大小及位置的选取及优化提供理论依据。

本发明的目的是这样实现的：

步骤一、由于电力机车司机室内部中含有许多复杂结构，故在流场计算区域建模时应进行有选择的简化。原则上，在不影响计算结果的情况下尽可能用最简单的几何体来构建流场通道，既方便计算又不失流动问题的本质。采用三维建模软件CATIA将简化后的流场区域建模，保存成.stp格式。

步骤二、将计算模型导入前处理软件ICEM中，对三维实体进行网格划分，对流场有剧烈影响的部分进行局部网格加密，以真实模拟该部分的流动情况。

步骤三、在FLUENT软件中读入网格文件，根据司机室内部空气流动方式选择合适的求解器、湍流模型、边界条件、初始条件，进行迭代计算。

步骤四、计算结果收敛后，通过FLUENT自带的后处理器得到司机室内部流场的温度场、风速场分布图，通过读取司机所在位置处的温度值、风速值是否达到预设值，判断空调出风口、回风口的设置是否合理。如果未达到预设值，则返回第一步，将修改空调出风口、回风口的大小、位置后的模型进行修正，重新进行网格划分和数值计算，直到温度值、风速值达到预设值，结束计算。

附图说明

图1为一种基于FLUENT软件的电力机车司机室舒适度分析方法的司机室内部流场计算模型图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。以下结合附图对本发明型进一步说明。

本发明提供了一种基于FLUENT软件的电力机车司机室舒适度分析方法，采用数值模拟方法可以很好的反映司机室内部温度场、风速场的真实情况，为空调出风口、回风口大小及位置的选取及优化提供理论依据。

如图1所示，步骤一、由于电力机车司机室内部中含有许多复杂结构，故在流场计算区域建模时应进行有选择的简化。原则上，在不影响计算结果的情况下尽可能用最简单的几何体来构建流场通道，既方便计算又不失流动问题的本质。采用三维建模软件CATIA将简化后的流场区域建模，如图1所示。

步骤二、将计算模型导入前处理软件ICEM中，采用四面体非结构化单元对三维实体进行网格划分，司机室前窗的出风口附近流场变化较为剧烈，对该部分进行局部网格加密，以便真实模拟该部分的流动情况。

步骤三、在FLUENT软件中读入网格文件，根据司机室内部空气流动的实际方式，选择基于压力求解方法，k-e湍流计算模型，标准近壁函数，设进风口为质量流量进口边界条件，回风口为压力出口边界条件，其余面全部为壁面边界条件，同时加入传热模型，模拟司机室内部的温度场分布情况。

步骤四、计算结果收敛后，通过FLUENT自带的后处理器得到司机室内部流场的温度场分布，风速场分布。通过读取司机所在位置处的温度值、风速值是否达到预设值，判断空调出风口、回风口的设置是否合理。如果未达到预设值，则返回第一步，重新修改空调出风口、回风口的大小、位置后建模，重新进行网格划分和数值计算，直到温度值、风速值达到预设值，结束计算。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于FLUENT软件的电力机车司机室舒适度分析方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一、采用三维建模软件CATIA将简化后的流场区域建模；

步骤二、将计算模型导入前处理软件ICEM中，对三维实体进行网格划分，对流场有剧烈影响的部分进行局部网格加密，以真实模拟该部分的流动情况；

步骤三、在FLUENT软件中读入网格文件，根据司机室内部空气流动方式选择合适的求解器、湍流模型、边界条件、初始条件，进行迭代计算；

步骤四、计算结果收敛后，通过FLUENT自带的后处理器得到司机室内部流场的温度场、风速场分布图，通过读取司机所在位置处的温度值、风速值是否达到预设值，判断空调出风口、回风口的设置是否合理。如果未达到预设值，则返回第一步，将修改空调出风口、回风口的大小、位置后的模型进行修正，重新进行网格划分和数值计算，直到温度值、风速值达到预设值，结束计算。