风机布置方式对设备舱内外流场的影响研究

温立强，杨美传

(西南交通大学 机械工程学院，四川 成都 610031)

0 引言

风机作为冷却设备，在列车上应用广泛且数量较多，风机自身形成的局部气流对列车运行时的流场有着影响。本文从列车上下行两方面分析单设备风机的布置方式对于气流场的影响，利用ANSYS Fluent软件进行仿真分析，更加直观地体现出流场变化情况，为多风机的气流场研究以及今后风机的合理选择与布置提供了理论依据。

1 计算模型的建立

本文主要研究设备舱内主变流器轴流风机布置方式对流场的影响，利用CATIA建立模型如下：主变流器尺寸为3 100 mm×2 400 mm×650 mm，两台风机直径均为400 mm，设备舱尺寸为4 000 mm×3 380 mm×650 mm。

本研究主要分为两种方案：①列车上下行、风机出口垂直于流场速度；②列车上下行、风机出口平行于流场方向。利用ICEM创建14 000×10 000×1 300流场空间，模拟车下流场，包裹需要进行分析的设备舱，并进行网格划分，网格总数约为1.3×106个。设备舱三维模型及流场计算模型如图1所示。

2 仿真过程及结果对比

将网格数据导入Fluent，设置如下边界条件：使用标准k-ε湍流模型，风机区域转速为700 r/min、流场入口为200 km/h的速度入口，流场出口为压力出口，流场边界设置为移动壁面，速度为200 km/h。应用软件CFD-POST进行计算结果后处理。

图2为列车上行无风机情况下设备舱内外部气流速度云图。设备舱左上角与右下角各设置一个流通口，上行时，因设备舱内外形成压差，舱内气流从上方出口流出，下方入口流入。此时入口处气流惯性较大，大部分进入的气流经右端流向出口，造成舱内左端流速较低；……