电力机车车顶散热装置数值分析及风洞试验研究

李松柏，郭善文，江乐新，项宏波，陈流发

（中南大学 机电工程学院，湖南 长沙410083）

电力机车牵引系统（主变压器、主变流柜、牵引电机等）在工作过程中产生大量的热能，传统的铁路列车用铝质换热器的散热主要靠强制对流，即采用风机来降温。当环境温度升高，就会降低换热器的散热效率，如果散热量不足就会导致换热器中冷却液温度过高甚至发生沸腾的现象[1-2]。铁路列车在行驶时会受到空气的阻碍作用从而使空气产生流动，如果能利用这种列车行驶时产生的空气流动对散热器进行散热，不需采用风机，就可达到节能、降噪、减重和降低产品成本的目的，这为列车上大功率器件的散热提供了一个新的思路。因此，本文提出在列车顶部制作一个外置散热装置，将上述电气部件的热量导出至列车顶部的外置散热装置后再进行散热的方法，来解决换热器散热量不足的问题[3]。

1 模型建立

如图1所示为机车车顶散热装置结构模型图，车顶散热装置属于一种3D相变微循环散热器，它通过内部腔体真空环境下的冷媒工质相变释放潜热来实现热量传递，这种散热器具有温度均匀性好、导热系数大、可变的热流密度等众多优点。

图1 机车车顶散热装置结构模型图

它由风侧结构、水侧结构以及冷媒工质组成。冷媒工质是一种低沸点、潜热大、易发生相变的液体，能够在受热达到沸点后迅速蒸发从而起到传递热量的作用。风侧结构主要由翅片、导热扁管、上腔体、封条等组成，水侧结构主要由翅片、水路管道、下腔体等组成。……