列車不透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻優(yōu)化研究.pdf

1、隨著交通運(yùn)輸領(lǐng)域的快速發(fā)展，其能源消耗量占社會(huì)終端能耗的比重越來越高。交通運(yùn)輸車體圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的優(yōu)劣關(guān)系車輛供暖（或空調(diào)）系統(tǒng)能耗的大小及車內(nèi)環(huán)境的舒適性，高速列車更是如此，國內(nèi)外多家機(jī)構(gòu)及研究人員對(duì)此進(jìn)行了研究，目前成果顯示:1）整車圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)大于1.456 W/(m2·K);2)數(shù)值模擬研究與實(shí)驗(yàn)測(cè)試仍存在一定誤差。
　　與車體透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)相比，不透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，其中不可避免存在大量狹窄的空腔（水平和豎直）。狹

2、窄空腔的傳熱是一維的，且兩個(gè)熱流垂直面遠(yuǎn)大于其它四個(gè)面。空腔的存在不但增加了車體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻，而且為利用輻射機(jī)理進(jìn)一步強(qiáng)化空腔熱阻，降低整車圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)創(chuàng)造了條件?；谝陨戏治?，本文以CRH2高速列車為研究對(duì)象，通過粘貼鋁箔改變車體內(nèi)狹窄封閉空腔（水平和豎直）內(nèi)壁面發(fā)射率的方法減少空腔輻射換熱份額，從而達(dá)到降低車體傳熱系數(shù)的目的。具體研究工作及成果如下所述。
　　1)通過對(duì)CRH2高速列車車體圍護(hù)結(jié)構(gòu)中空腔結(jié)構(gòu)和面積等情況進(jìn)

3、行了計(jì)算和分析可知，車體內(nèi)部空腔面積占不透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積的比率超過80％，其中，車體頂部空腔厚度最大可達(dá)100 mm左右，其余車體空腔厚度普遍為5-50 mm左右。
　　2)本文分別采用冷熱面單面粘貼鋁箔和雙面粘貼鋁箔的方式，改變狹窄封閉豎直空腔內(nèi)壁面的發(fā)射率。然后通過實(shí)驗(yàn)的方法，分別對(duì)5mm、10mm和15mm三種厚度，不同內(nèi)壁面發(fā)射率狹窄封閉豎直空腔的傳熱系數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，并基于測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)其輻射換熱的份額和當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算

4、和分析，結(jié)果顯示:常規(guī)材料狹窄垂直空腔中，輻射換熱占據(jù)主導(dǎo)地位，測(cè)試范圍內(nèi)，空腔輻射換熱份額隨厚度增大，最高可達(dá)80％左右;由于厚度增大了熱阻，狹窄豎直空腔的平均當(dāng)量傳熱系數(shù)隨厚度降低;空腔內(nèi)壁面粘貼鋁箔可有效大幅降低空腔的輻射換熱份額和當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)，當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)降低的效果隨厚度的增大越發(fā)明顯，最高可達(dá)62％左右。雙面貼鋁箔隔熱效果優(yōu)于單面貼鋁箔5％左右。
　　3)通過實(shí)驗(yàn)的方法，分別對(duì)10mm、15mm和20 mm三種厚度，不同

5、內(nèi)壁面發(fā)射率狹窄封閉水平空腔的傳熱系數(shù)進(jìn)行了測(cè)試和分析，結(jié)果與狹窄封閉豎直空腔相似，測(cè)試范圍內(nèi)，水平空腔輻射換熱份額最高可達(dá)79％左右;雙面貼鋁箔隔熱效果優(yōu)于單面貼鋁箔2％左右。
　　4)采用數(shù)值模擬的方法，分別對(duì)以上實(shí)驗(yàn)測(cè)試空腔的傳熱系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，并將兩者結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果顯示本文采用的數(shù)值模型和方法合理有效，可以以此進(jìn)行空腔和車體傳熱特性的數(shù)值計(jì)算。同時(shí)，數(shù)值結(jié)果也佐證了本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　5)結(jié)合CRH2高速

6、列車車體的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了包含狹窄封閉空腔車體不透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)值物理模型，采用數(shù)值模擬的方法分析了車體不透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)及速度場(chǎng)。
　　6)在考慮車體圍護(hù)結(jié)構(gòu)空腔、冷橋的共同作用條件下，通過數(shù)值模擬分別計(jì)算了CRH2高速列車現(xiàn)車體及其熱阻強(qiáng)化后的傳熱系數(shù)K值，分別為1.453 W/(m2·K)和1.444 W/(m2·K)。
　　鋁箔膠帶價(jià)格低廉、易于粘貼。通過本文研究可知，采用車體內(nèi)部空腔壁面粘貼鋁箔的方式，可有