制動電阻散熱特性及其瞬態(tài)溫度響應仿真模型研究.pdf

1、隨著經濟和社會的飛速發(fā)展，高速機車在各大城市越來越普遍；高速機車在運行過程中，會頻繁的加速減速，要求機車制動系統(tǒng)有良好的制動效果和穩(wěn)定性；目前大多數高速機車采用電阻制動。為了防止電阻片由于溫度的升高而變形甚至損壞，必須準確地對電阻片瞬態(tài)溫度進行分析、預測和監(jiān)控，從而保證機車安全可靠的運行。本文通過數值模擬計算分析電阻片的散熱特性，在此基礎上開發(fā)出整個電阻器瞬態(tài)溫度響應仿真軟件，為制動電阻熱設計提供堅實的理論基礎。
　　本文對制動電

2、阻表面?zhèn)鳠徇^程進行了分析，建立了二維穩(wěn)態(tài)模型，對湍流進口段采用了采用標準k-ε湍流模型進行了相應的數值模擬計算，計算區(qū)域離散采用四邊形網格劃分，壁面處湍流采用加強壁面函數法進行處理；從而得到了不同工況條件下的對流換熱系數，并擬合得到了相應的換熱關聯式。數值分析結果與入口速度充分發(fā)展的熱進口段問題分析解進行了對比分析，并與實驗數據進行比較，驗證本文的數值計算結果是正確合理的。
　　然后基于集總參數系統(tǒng)方法建立了的制動電阻瞬態(tài)溫度變化

3、模型，并研制了相應的仿真計算程序，針對南京地鐵制動電阻運行工況下電阻瞬態(tài)溫度變化進行了仿真。仿真計算得到的電阻器最高瞬態(tài)溫度與實測結果十分接近，表明本文建立的仿真模型可用于預測制動電阻瞬態(tài)溫度變化過程。
　　最后，針對電阻片內風速不均勻性，建立了整個電阻片的三維模型，采用控制容積有限元法進行求解，控制方程的對流項采用二階上風格式進行離散，擴散項采用線性插值多項式進行計算；速度和壓力偶合采用SIMPLE算法處理。通過流場數值模擬得到