CRH3型車(chē)體結(jié)構(gòu)

1、高寒地區(qū)列車(chē)車(chē)體隔熱系數(shù)計(jì)算方法匯總一、車(chē)體結(jié)構(gòu)根據(jù)資料查詢(xún)，我國(guó)列車(chē)分為普速列車(chē)、快速列車(chē)系列、高速列車(chē)（CRH）系列。現(xiàn)取CRH380BL予以說(shuō)明列車(chē)結(jié)構(gòu)。由CRH380B經(jīng)由需求而改制性能的型號(hào)。在查詢(xún)相關(guān)資料后，我們將車(chē)體傳熱的部分劃分為以下部位：（車(chē)頭部位不予傳熱考慮）l2j地板車(chē)頂郵墻端墻CRH3系列中間車(chē)車(chē)體結(jié)構(gòu)分析圖）分析部位即：端墻、側(cè)墻、底架、車(chē)頂1.1車(chē)頂車(chē)頂結(jié)構(gòu)：車(chē)頂結(jié)構(gòu)由大型中空鋁合金拼焊而成，把車(chē)頂組裝成一個(gè)單元，在安裝完大型車(chē)內(nèi)設(shè)備后，再與其他車(chē)體構(gòu)架焊在一起；車(chē)頂端部設(shè)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，它由橫梁、縱梁、蓋板等構(gòu)成。1.2側(cè)墻側(cè)墻：由大型中空鋁合金拼焊而成，在型材內(nèi)側(cè)有T

2、型槽或L型導(dǎo)軌，用來(lái)安裝內(nèi)裝件或設(shè)備；附件的生根方式有粘接、鉚焊和焊接等；其鉚接的吊碼與側(cè)墻之間有塑料墊板，具有減震的功能。側(cè)墻上有開(kāi)口，用于固定車(chē)床、車(chē)門(mén)柱、車(chē)門(mén)安裝托架等也是側(cè)墻的一部分。1.3端墻端墻：主要由四部分組成：門(mén)框、角柱、端墻板和端墻附件組成。端墻用防寒材需要一種具有良好性能的耐火礦物防寒材（巖棉）。在車(chē)頂橫梁下焊接內(nèi)端墻，其與端部車(chē)頂、底架通過(guò)臺(tái)部分形成整體承載框架結(jié)構(gòu)，增加整車(chē)剛度。1.4底梁底粱：主要由支持車(chē)體重量和轉(zhuǎn)向架相接的枕梁；傳達(dá)前后方向里的側(cè)梁、端梁、中梁；支持客室設(shè)備和乘客等并吊裝地板下機(jī)械部分的橫梁幾大部分組成。一、車(chē)體各部分傳熱系數(shù)計(jì)算考慮到高寒地區(qū)氣溫較

3、低，需考慮溫度對(duì)材料傳熱系數(shù)的影響，詳見(jiàn)附表將不同部位視作多層平壁進(jìn)行計(jì)算K一11y51+4+-a九ani=1tw式中：八為車(chē)體內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)，恥TC'為車(chē)體隔熱壁中某層材料的厚度，m；”為車(chē)體隔熱壁中材料的導(dǎo)熱系數(shù)，"nK;為車(chē)體外側(cè)換熱系數(shù)，晉宀"對(duì)靜止列車(chē)，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)表面換熱系數(shù)取2外表面換熱系數(shù)取16心參考車(chē)體各部分材料見(jiàn)附表二，部分材料傳熱系數(shù)見(jiàn)附表三。門(mén)窗結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，K值可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得。如由于現(xiàn)有條件不滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)測(cè)量，可按單層平壁進(jìn)行計(jì)算。三、車(chē)廂整體的傳熱系數(shù)計(jì)算3.1視為一維非穩(wěn)態(tài)，忽略冷熱橋的作用計(jì)算Re,判斷其是否為重力起作用的有限空間自然對(duì)

4、流，從而決定是否采用boussinesq假設(shè)進(jìn)行計(jì)算，忽略P變化引起的密度變化，只考慮溫度變化引起的密度變化。同時(shí)忽略輻射換熱。將列車(chē)整體，圍護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為多層平壁進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)車(chē)體內(nèi)的導(dǎo)熱和壁面的對(duì)流換熱的特點(diǎn)，進(jìn)行傳熱計(jì)算，得到傳熱系數(shù)K值。11_51+-a九ani=1tw根據(jù)車(chē)廂各部分的K值，可求得整車(chē)的平壁K值KpynKAIIii=13.2考慮冷熱橋作用由于車(chē)體連接形式比較復(fù)雜，隔熱層處會(huì)出現(xiàn)斷點(diǎn)，導(dǎo)致熱橋的出現(xiàn)，使車(chē)體傳熱出現(xiàn)不均勻性，一維穩(wěn)態(tài)多層平壁傳熱計(jì)算已不能滿(mǎn)足精確度，因而必須對(duì)熱橋進(jìn)行傳熱分析。車(chē)體各部分壁面自外向內(nèi)一般分為3層：車(chē)體、隔熱層、內(nèi)飾件在內(nèi)外壁之間經(jīng)常有穿透螺栓

5、、結(jié)構(gòu)槽鋼等熱橋構(gòu)件由于熱橋結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在計(jì)算車(chē)體K值時(shí)，可先按無(wú)熱橋的平壁結(jié)構(gòu)計(jì)算各部分車(chē)體的傳熱系數(shù)，然后按照熱橋的影響性，對(duì)車(chē)體K值進(jìn)行修正.熱橋可以通過(guò)熱工計(jì)算、模擬測(cè)試或者實(shí)測(cè)得出定量的結(jié)果?，F(xiàn)在已有一些計(jì)算機(jī)模擬軟件，可以顯現(xiàn)出在不同條件下熱橋部位的溫度與熱流狀況。(1) 根據(jù)中國(guó)鐵標(biāo)算法，K二KKSP未給出具體修正系數(shù)(2) 由網(wǎng)絡(luò)上查詢(xún)的某動(dòng)車(chē)生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部經(jīng)驗(yàn)公式：K二K+K,KS取值固定為1。(3) 根據(jù)日本標(biāo)準(zhǔn)算法，考慮熱橋影響時(shí)，對(duì)除窗戶(hù)外的各部分平壁K值乘以安全系數(shù)2,再求得整車(chē)的平壁K值。(4) 熱橋可以通過(guò)熱工計(jì)算、模擬測(cè)試或者實(shí)測(cè)得出定量的結(jié)果?，F(xiàn)在已有一些計(jì)算

6、機(jī)模擬軟件，可以顯現(xiàn)出在不同條件下熱橋部位的溫度與熱流狀況。通過(guò)修正系數(shù)計(jì)算熱橋，無(wú)法判斷數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，故最好采用模擬測(cè)試或?qū)崪y(cè)得出定量結(jié)果。3.3考慮列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)3.3.1 靜止?fàn)顟B(tài)列車(chē)靜止時(shí)，傳熱系數(shù)按上述計(jì)算。3.3.2 列車(chē)運(yùn)行列車(chē)運(yùn)行時(shí)，需考慮外部空氣對(duì)流換熱。由鐵標(biāo)可知，車(chē)廂壁外表面空氣對(duì)流傳熱系數(shù)：Q=9+3.5VosV:列車(chē)運(yùn)行速度，單位km/ha：?jiǎn)挝唬篧/(m2K)運(yùn)行過(guò)程中，內(nèi)壁傳熱系數(shù)不變，根據(jù)此邊界條件進(jìn)行計(jì)算，得到K值。3.3仿真計(jì)算法隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可以采用有限元計(jì)算法，對(duì)列車(chē)車(chē)體的熱橋結(jié)構(gòu)單獨(dú)建立模型計(jì)算，可以準(zhǔn)確反映出熱橋結(jié)構(gòu)的復(fù)雜傳熱過(guò)程，精確計(jì)算熱橋

7、結(jié)構(gòu)處的傳熱系數(shù)5-7，并分析其對(duì)車(chē)體傳熱的影響.本文用ANSYS有限元軟件對(duì)該動(dòng)車(chē)組車(chē)體中的熱橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬計(jì)算以鋁合金地板區(qū)域槽鋼熱橋結(jié)構(gòu)為例說(shuō)明模擬計(jì)算過(guò)程，其他熱橋結(jié)構(gòu)模擬不再一一列舉.首先建立傳熱模型(圖2)，然后劃分網(wǎng)格，設(shè)定邊界條件并計(jì)算.圖3為計(jì)算得到的熱流密度場(chǎng).熱橋中心處的熱流密度最大，由熱橋中心向周?chē)鸁崃髅芏戎饾u趨向正常平壁熱流密度以平壁的熱流密度作為基準(zhǔn).當(dāng)熱橋周?chē)滁c(diǎn)處熱流密度與正常熱流密度相差3時(shí)，即把該點(diǎn)作為分界點(diǎn)，根據(jù)對(duì)稱(chēng)性，以熱橋中心到該點(diǎn)的距離作為半徑的圓面積即為熱橋影響面積.此熱橋結(jié)構(gòu)的影響半徑為0.18m,車(chē)體地板共有該結(jié)構(gòu)120個(gè).熱橋影響區(qū)域內(nèi)，平均

8、熱流密度通過(guò)對(duì)各節(jié)點(diǎn)的熱流密度值積分得到：iqdsiq=4iAs式中：qi為熱流密度W/m2；As為面積m2,熱橋區(qū)域內(nèi)的平均傳熱系數(shù)：K=qittn式中:tn為車(chē)內(nèi)溫度°C,tf為車(chē)外溫度，°C。附表表1在不同溫度下保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)變化材料名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)溫度/°C導(dǎo)熱系數(shù)/(W/m2k)密度/(kg/mA3)厚度/mm玻璃絲綿250.03252535210.0337150.0337聚酯纖維棉250.03872445210.0353150.0304聚酯纖維棉250.03334040210.0315150.0272納能6350250.0181656210.018150.

9、018納能10650250.0217010210.02150.02CR-Amaflex250.03194418、附表二表丄S»l墻材料姐成名稱(chēng)劇料導(dǎo)熬誓鞍MWrr-1*K-i厚S7mm車(chē)區(qū)収擺第合金L8S05fl翩層雄纖址:,:i胡=3睛音層郵徳爾股音欄0.04020空底空吒h;伽30內(nèi)飾件醍酩玻璃溺0,4003表2鋁錄裔有鳳道地板材料組成名稱(chēng)M料導(dǎo)納杲數(shù)代叩口'K'j厚度論車(chē)悴鑿書(shū)金結(jié)屜洱.妙3C-.U地板鋁嫦寓和掠般聽(tīng)亟布:一62：,：.2HC22,0.2-5也細(xì)玻藹逵棉託帆03330.0MiS空汽0.oao140.0空氣啟空勺aQ3D18.0袤3整蜻舅無(wú)岡遭地板

10、材料組威客稱(chēng)林料圧熱范W"-】K-')W.Jjt/mniZ2/.ii：.-30r0地叛鋁帰窩和椽桂地瑜們1飛：忙上，朋C22.0,2.E桶細(xì)班璃堆宅荃0.033100,0它:層603030.0表4皿層鋁合金有風(fēng)as地扳材料齟成若稱(chēng)對(duì)料導(dǎo)熱毎歆代kf呼港/'m：；：*雙層粧合金L8gn30.0庖板顯合隔音地板柯探膠地扳祁Qr125,0,29022.0.2.5隔熱出超細(xì)璇堆彖梧鋰(；.03310,0靜爵加吸幵御0.MO10.0空汽懇c.lb:l1H.I：as雙層鋁合金無(wú)風(fēng)道地板材料惑M料甘熱系5LYW:rn'<-'：厚度/'亦乍冰炬層射合金結(jié)

11、掏i.yco阪圮含酗卉地板和視膠抱柚陽(yáng)0.125S：29022.0.2.5科也玻閹從摘辿3.:箔加.；：空P盞.空代氐150JC.:覘石毀層鋁合金有風(fēng)道頂板材料犧咸n<K】)厚度rumifl合金站構(gòu)J.麗SO.0隔熱層0.03UM0內(nèi)飾件鋁驗(yàn)復(fù)介蛋飾飯.瑕璃訥板0.50/0.40l.d;:鳳逍流就空氣CL4611)1.1(:.加50.0RS音層60480.0風(fēng)道隔熱心三燥毎掀拼龍Q+0310a0表7雙層鋁奇金無(wú)鳳道頂板材料組成尋穗殺數(shù).心屮E-IKTI'/JlL'tnnl取展需合金結(jié)柚.更50.0隔熱懇三聚亂按掛詬，礁奸堆MC工>：.曲:內(nèi)昭豐眾板境代裝怖板，吸炳樹(shù)我0.5flv0.40LZ£>空亠圧空氣aos100.0附表三