高原旅客列車車內熱環(huán)境與氧含量數(shù)值研究.pdf

1、地處海拔3000m以上的青藏鐵路，每年有數(shù)百萬的旅客通過而急進高原地區(qū)，在世界上絕無僅有。高原空調旅客列車內部的低氣壓和低氧環(huán)境易使旅客產生急性高原反應，影響人體舒適。本文首次通過研究青藏高原低氣壓對列車車體換熱性能、車內氣流分布、氧氣和二氧化碳氣體擴散的影響，進行熱舒適評價和供氧方式評價，以解決高原低氣壓空調旅客列車面臨的熱舒適性和供氧這兩個核心問題。內容涉及高原醫(yī)學、環(huán)境學、傳熱傳質學、心理學等多個交叉學科。
　　低氣壓下車外

2、流場的研究是考察高原列車驅動能力和行車安全等空氣動力學問題、確定列車空調系統(tǒng)負荷與設備的必要前提。在建立三維穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)值模型的基礎上，模擬不同大氣壓（海拔）列車車體外流場、列車車體側部和頂部各個位置的壓力分布，研究低氣壓對列車外部空氣流動、換熱和壓力分布的影響規(guī)律。
　　低氣壓下列車外部對流換熱系數(shù)和沿線空調室外綜合溫度這兩個車體傳熱參數(shù)是影響夏季車外熱量通過車體傳入車內的主要因素。根據列車外部空氣流動與換熱的研究結果推導出旅客列

3、車外部對流換熱系數(shù)數(shù)值計算值，并與經驗值進行比較驗證;通過簡化青藏鐵路旅客列車行車線路，在采集主要站點外氣參數(shù)的基礎上，充分考慮緯度、海拔、大氣壓和運行方向的影響，把逐時夏季空調室外綜合溫度看作是運行時間或運行公里的函數(shù)，確定了整個線路的夏季空調室外綜合溫度。
　　高原旅客列車車內熱環(huán)境研究是尋求低氣壓對車內空氣流動與換熱影響的一般規(guī)律的基礎研究。建立了低氣壓室內環(huán)境傳熱模型，研究不同大氣壓（海拔）、送風速度、邊界換熱條件等參數(shù)對

4、流場、室內溫度場和人體對流換熱的影響，將人體表面對流換熱系數(shù)計算值與經驗值進行驗證。采取離散坐標法考慮車窗、車體壁面以及乘客等固體表面之間的輻射換熱，建立低氣壓車廂三維穩(wěn)態(tài)傳熱計算模型。比較了車廂內各個位置的氣流速度和溫度分布特性、不同大氣壓（海拔）對車廂內流場和溫度場的影響。
　　高原低氣壓旅客列車車內氧氣和二氧化碳分布研究是尋求低氣壓對車內氧含量影響的一般規(guī)律的基礎研究。根據人體呼吸規(guī)律，簡化呼吸過程，建立了低氣壓室內傳熱傳質

5、模型，研究空氣中影響人體生理健康的氧氣和二氧化碳氣體在室內的一般分布特征，以及不同大氣壓（海拔）、送風速度、邊界換熱條件等參數(shù)對氧氣和二氧化碳氣體擴散的影響。建立了低氣壓車廂內空氣傳質數(shù)值模型。研究在未供氧的情況下，不同大氣壓（海拔）對車廂內的氧氣和二氧化碳分布的影響規(guī)律;以及不同大氣壓（海拔）和外氣綜合溫度共同作用下，車廂內各位置的氧氣和二氧化碳分布規(guī)律。
　　高原列車人體舒適性研究對改善列車空調和供氧效果有重要的工程實際意義。

6、對Fanger熱平衡方程和PMV指標進行了修正，以適用于車廂內高原低氣壓供氧環(huán)境急進人群。首次研究車廂內的乘客在不同大氣壓（海拔）下的對流、蒸發(fā)和輻射換熱量及評價乘客的熱舒適狀況。比較不同大氣壓（海拔）車廂內彌散供氧、分布式供氧方式在不同送風速度、送風角度對車廂各斷面的氧氣和二氧化碳氣體分布的影響規(guī)律。根據高原低氣壓下列車乘客人體生理對氧氣需求量的研究，首次提出基于Sa(O2)（動脈血氧飽和度）醫(yī)學指標評價高原低氣壓旅客列車車廂內各種供