Airpak在列車空調系統中的應用

黃冬梅    徐綱
（北京海基科技發展有限責任公司   100086）

[摘要]  Airpak是Fluent公司推出的應用于通風系統設計的專業軟件。本文以airpak軟件在列車空調系統中的應用，對該軟件進行了簡單介紹。
關鍵詞：Airpak      軟件      空調     

1.  前言
        Airpak是面向通風系統工程師、建筑師和設計師的專業的通風系統分析軟件。它可以精確地模擬通風系統的空氣流動、傳熱、污染和舒適度等。從而減少設計成本、降低設計風險。
        Airpak軟件的應用領域包括建筑、汽車、樓房、化學、環境、HVAC、加工、采礦、造紙、石油、制藥、電站、打印、半導體、通訊、運輸等行業。目前Airpak已在如下方面的設計得到了應用：住宅通風、排煙罩設計、電訊室設計、凈化間設計、污染控制、工業空調、工業通風、工業衛生、職業健康和保險、建筑外部繞流、運輸通風、礦井通風、煙火管理、教育設施、醫療設施、動植物生存環境、廚房通風、餐廳和酒吧、電站通風、封閉車輛設施、體育場、競技場、總裝廠房等。
         Airpak的特點是建模快速，它多種有現成的幾何模型，如人體模型、空調模型、排煙罩模型、通風管道模型等?？梢允鼓诤芏痰臅r間內完成您的幾何建模型工作。這樣您的注意力就可以集中到通風設計而不是畫圖了。Airpak的求解器是Fluent5.5，目前最強大的CFD求解器。它的后處理不僅包括切面、云圖，還包括流跡線、粒子動畫。這些動畫您可以保存為通用的Avi, Gif, Mpeg, Fli等的動畫文件。它的后處理還包括用戶更關心的舒適度評估設計性能參數，如相對濕度(relative humidity)、PMV&PPD、平均幅射溫度(mean radiant temperature)、平均空氣滯留時間(mean age of air)等。
         本文就某列車空調系統的分析，對airpak軟件進行了簡要介紹。

2．問題描述及模型建立
2.1問題描述
隨著國民生活水平的提高，人們已經不滿足于普通列車的條件?？照{列車相繼由各家客車廠研制生產。但是空調客車的空調系統是否達標是各家最關心的一個問題。如果設計不達標則意味著國家不會采用這樣的客車。激烈的競爭使他們想到了設計階段的數值仿真。Airpak的出現給各家帶來了福音。
這是一輛普通空調客車的軟臥車廂（見圖1），空調機組在車廂的左端，風道在車廂的頂部，每一個房間的頂部有進風口，房間和走廊的隔板處有出風口?？照{機組采用了流體塊和風扇組合建模完成的。因為該課題是對空調系統的分析，我們采用了簡化的人體模型。
每一個房間的進風口處都有三塊斜板，這是該空調系統設計的關鍵技術。正是這三塊導流板保證了頂部氣流能夠進入到每個房間。也正是每個房間這三塊小尺度的導流板，使得該問題的分析工作量較大。整個車廂的長度有18m多，而斜板只有20mm左右。每個房間斜板的高度還各不相同。尺度差異過大，使整個系統的網格數目增加到了120萬。
2.2 模型建立
        該模型的建立重點在空調系統，采用了Airpak軟件提供的Recirculation Opening模型。這種模型是利用供風口和回風口的溫差給出的。而溫差是由于制冷量引起的。即：
Tsupply = Textract +? T
3.  計算結果
        根據建模分析，我們得到了如下結果。圖3是速度切面云圖。可以看出整個車廂的每個房間速度分布還較為均勻。圖4  給出了某一房間氣流入口速度矢量。可以看出氣流在風道內高速流動，遇到導流斜板后有一部分進入到小房間內，其余則仍高速向前流動，再遇到導流斜板，則再有一部分氣流流入小房間，如此流動，到車廂的尾部，氣流速度有所減小，溫度升高。
4. 小結
         由上述分析可以看出，每一個包廂內的溫度分布和氣流速度都比較均勻。符合客車設計的真實情況。但總的來講，前面的包廂要比后面的包廂溫度低。這說明了設計還需要改進。
         因此可以說，Airpak的分析是有效的。能夠指導設計，驗證設計。       
 

Icepak資料下載:  FLUENT第一屆中國用戶大會論文集33-40.pdf
 

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