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铁路客车空调数值仿真平台研究

作　者: 耿平
导　师: 兆文忠；王东屏
学　校: 大连交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: CFD数值仿真参数化建模空调通风系统平台
分类号: U270.383
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着铁路客车高速化、舒适化的发展,车厢内部的空气质量、环境舒适度越来越受到人们的关注。由于车厢内部环境受太阳辐射和乘客散热的影响,车内结构复杂、人员变化大,用实验方法研究车厢内部的气流组织难度大、成本高。随着计算机仿真技术的发展,CFD数值仿真技术因具有成本低、周期短、可重复等优点,并能相对准确地反映流体流动的细节,得到了快速发展。CFD软件需要全职专业的人员,要求设计工程师学习应用软件。熟练进行流场分析需要花费大量精力,使得CFD软件并没有发挥出人们预想的效果。当前迫切需要一种展示方案快速对比的研究平台进行数值仿真计算,直观展示空调车厢内的气流组织状况,方便设计工程师解决实际问题,提高设计效率。本文利用VB6.0设计面向对象的铁路客车空调数值仿真平台。该平台通过调用基于Fluent二次开发的解释性脚本语言——JOU语言,进行参数化建模、自动数值计算;利用欧洲铁路联盟(UIC553)标准对直观显示车厢内的气流组织状况的后处理结果进行评估;对标准测点的计算温度数据与实验温度数据进行对比。基于该平台,那些不太熟悉CFD软件的工程师们就可以快速进行空调通风系统的数值仿真计算,从而提高方案对比效率。具有代表性的工程实例的应用证明了该平台的有效性与实用性。本文的工作对进一步发展我国铁路客车空气动力学研究具有一定的应用价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 CFD 在空调通风领域的发展及现状  11-12
  1.3 课题的研究意义  12-13
  1.4 课题的研究方法简介  13-16
    1.4.1 程序设计语言  13
    1.4.2 参数化设计  13-15
    1.4.3 CFD 数值仿真技术  15-16
  1.5 课题的研究内容  16
  本章小结  16-17
第二章数值仿真平台的总体设计  17-30
  2.1 平台设计目标  17
  2.2 空调数值模拟平台的研究方法  17-21
    2.2.1 CFD 数值仿真  17-19
    2.2.2 参数化技术  19-20
    2.2.3 VB 集成程序设计平台  20-21
  2.3 平台系统总体结构  21-22
  2.4 系统开发  22-29
    2.4.1 用户界面的开发  24-25
    2.4.2 代码设计  25-29
    2.4.3 程序调试  29
  本章小结  29-30
第三章基于 Gambit 的参数化三维模型的建立  30-36
  3.1 Gambit 简介  30-31
  3.2 基于 Gambit 的参数化建模  31-32
  3.3 参数化建模的开发过程  32-34
    3.3.1 建模过程  32-33
    3.3.2 建模参数化  33-34
  3.4 基于 Gambit 参数化建模的实现  34-35
  本章小结  35-36
第四章基于 Fluent 的自动数值仿真计算的实现  36-44
  4.1 Fluent 简介  36-37
  4.2 Fluent 技术的实现过程  37-41
    4.2.1 建立数学模型  37-38
    4.2.2 数值求解  38-40
    4.2.3 结果可视化  40-41
  4.3 数值计算模块的开发过程  41
  4.4 基于平台的计算模块的实现过程  41-43
  本章小结  43-44
第五章空调通风数值仿真平台的运行  44-69
  5.1 平台的运行流程  44-45
    5.1.1 平台运行环境  44
    5.1.2 平台运行流程  44-45
  5.2 平台的使用方法  45-51
  5.3 平台的运行实例  51-68
    5.3.1 物理模型的建立  51-52
    5.3.2 数学模型的简化及建立  52-53
    5.3.3 数值模拟边界条件的确定  53-54
    5.3.4 后处理结果的显示  54-68
  本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-72
攻读硕士学位期间发表的学术论文  72-73
致谢  73-74

铁路客车空调数值仿真平台研究

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