列车气候试验室环境营造与优化

摘要

列车运行的地理位置跨度较广，导致列车在实际运行过程中，环境参数的变化较大。列车及列车配套系统的质量检测都应基于实际的运行环境，这就要求在列车生产研发过程中，需要能够营造不同列车运行环境的气候试验室，以便完成列车相关性能的测试、验证和优化等工作。 气候试验室能够营造稳定、均匀的温湿度环境是完成列车相关实验的基本要求。本文以某新建的列车气候试验室为研究对象，针对该气候试验室运行调试期间发现的温湿度参数不满足技术要求的问题进行研究，结合理论分析和数值模拟，探讨问题产生的原因，提出相应的改进或优化措施，并通过实验结合模拟的方式进行了验证。论文的主要工作有： （1）对于极端低温-42℃无法达到的问题。根据热平衡原理，分别从气候试验室冷负荷情况和制冷机组制冷能力两方面进行了分析。通过分析围护结构传热，发现空气渗透传热量占较大比例，其数值相当于制冷量的34%。据此提出了改善气候试验室密封性的优化措施。对于运行过程中发现的表冷器结霜现象，根据结霜原理并结合气候试验室的运行使用特点，提出了改变运行控制策略以减少表冷器结霜的优化方案。 （2）对于气候试验室内温度场均匀性较差的问题。采用试验和CFD模拟相结合的方式分析了温度场均匀性不达标的工况及原因，通过对送风结构的优化，改进了送风格栅，使最不利工况下的温度均匀度从3.22℃降低到2℃，达到了设计要求，温度不均匀系数也由0.0315下降到0.0156。 （3）对于气候试验室温度波动较大的问题。对制冷机组和电加热器的控制策略进行分析和优化。制冷机组使用模糊控制来达到制冷量稳定输出的目的，系统采用电加热器和制冷机组相互配合的控制方式进行环境营造，使温度波动从最初实际值与设定值相差高达5℃，降低到最大仅为±0.8℃。 本文对列车气候试验室环境营造过程中发现的若干问题进行了分析和优化，不仅解决了系统的调试问题，也为气候试验室的运行与调节提供了指导性建议，还可为其他相关气候试验室的设计提供参考依据。

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