文档名：双层动车复合式冷却系统散热与噪声控制的优化研究
摘要：高速双层动车由于其内部空间紧凑以及元件的高功率化,冷却系统存在整体散热性能较差、噪声污染严重的问题.为此,通过冷却系统空气流场的数值模拟与试验研究,对其散热性能和噪声控制进行了优化.参照常用的冷却系统空气流道结构,基于双层动车复合式冷却系统的技术参数要求,对其尺寸进行了初步设计计算.分别采用多孔介质模型和多参考系(MRF)对复合式冷却系统换热器的芯体结构与旋风过滤器进行简化,并对其空气侧流场进行数值模拟.研究结果表明:风机入口处存在局部涡流,导致流体进入通风机的角度混乱,影响风机有效做功,在工作环境下系统风量(2.96m3/s)远小于设计值(3.35m3/s);同时局部涡流产生较大的气动噪声.此外,换热器入口的风速分布不均匀,导致系统冷却能力不足.针对上述问题,对空气流道结构进行了优化.调整了进、出口消声器的3个流道的流通面积,并在过渡段设置"喇叭型"导流结构来改善换热器进口处风速的均匀性;在冷却系统进、出口增加弧线型消声器能进一步降低噪声.结果表明:空气流道结构优化后水侧散热功率从33.18kW增加到41.55kW,油侧散热功率从157.82kW增加到173.82kW,系统加权平均噪声值从74.95dB(A)降低到72.21dB(A).本研究可为类似工程项目冷却系统的优化设计提供参考,有助于改善乘坐体验和车辆运行的经济性.
Abstract：High-speeddouble-deckerEMUhastheproblemsofpooroverallheatdissipationperformanceandseriousnoisepollutioninthecoolingsystemduetoitscompactinternalspaceandhighpowerofcomponents.Forthisreason,theheatdissipationperformanceandnoisecontrolwereoptimizedbynumericalsimulationsandexperimentalstudyoftheairflowfieldofthecoolingsystem.Byreferringtothegeneralairchannelstructureofthecoolingsystemandthetechnicalparameterrequirementsofthecombinedcoolingsystemfordouble-deckEMU,itsstructureandsizewerepreliminarycalculatedanddesigned.Thestructureoftheheatexchangerandcyclonefilterinthecombinedcoolingsystemwassimplifiedusingaporousmediummodelandamultiplereferenceframe(MRF),respectively,andtheairflowfieldwasnumericallysimulated.Theresearchresultsindicatedthatalocalvortexatthefan'sinletwouldleadtoachaoticflowofairenteringthefanandaffecttheeffectiveworkofthefan.Theairvolumefluxofthesystem(2.96m3/s)intheworkingenvironmentwasmuchlowerthanitsdesignvalue(3.35m3/s).Meanwhile,localvorticesbroughtseriousaerodynamicnoise.Inaddition,theunevendistributionofairvelocityattheinletoftheheatexchangerresultedininsufficientcoolingcapacityofthesystem.Theairchannelstructurehasbeenoptimizedtoavoidtheaboveissues.Theflowareaofthreeairchannelsattheinletandoutletofthesilencerswerealladjusted.Adiversionstructurewithahornshapewasinstalledinthetransitionsectiontoimprovetheuniformityofairvelocityinfrontoftheheatexchanger.Thearc-shapedsilencerswerefixedattheinletandoutletofthecoolingsystemtofurtherreducethenoise.Resultsshowedthattheheatdissipationpowerfromthewaterincreasedfrom33.18kWto41.55kW,theheatdissipationpowerofoilincreasedfrom157.82kWto173.82kW,andtheweightedaveragenoisevalueofthesystemdecreasedfrom74.95dB(A)to72.21dB(A)afteroptimizingtheairchannelstructure.Thisstudycanguidetheoptimizationdesignofcoolingsystemsinsimilarengineeringprojectsandishelpfultoimprovetheridefeelandtheeconomyofvehicleoperation.
作者：胡金润 杜昱静 陈梅洁 周萍 Author：HUJinrun DUYujing CHENMeijie ZHOUPing
作者单位：中南大学交通运输工程学院,湖南长沙410075;湖南联诚轨道装备有限公司,湖南株洲412001中南大学交通运输工程学院,湖南长沙410075
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(2)
分类号：U266.2
关键词：双层动车 冷却系统 优化设计 消声器 噪声 换热器
Keywords：double-deckEMU coolingsystem optimizeddesign muffler noise heatexchanger
机标分类号：TU832.27U467.1+3TK513.1
在线出版日期：2024年3月19日
基金项目：湖南省科技创新计划项目双层动车复合式冷却系统散热与噪声控制的优化研究[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(2)胡金润 杜昱静 陈梅洁 周萍高速双层动车由于其内部空间紧凑以及元件的高功率化,冷却系统存在整体散热性能较差、噪声污染严重的问题.为此,通过冷却系统空气流场的数值模拟与试验研究,对其散热性能和噪声控制进行了优化.参照常用的冷却系统空气流道...参考文献和引证文献
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双层动车复合式冷却系统散热与噪声控制的优化研究 Heat dissipation and noise control optimization of combined cooling systems for double-deck EMUs
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