空氣在高壁溫通道內(nèi)傳熱特性研究

1、空氣在高壁溫通道內(nèi)傳熱特性研究論文導讀：采用數(shù)值模擬的方法。數(shù)值模擬，空氣在高壁溫通道內(nèi)傳熱特性研究。關(guān)鍵詞：高壁溫，傳熱特性，數(shù)值模擬，等熱流0 前言電力機車在電制動時將機車的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，部分電能消耗在電阻制動帶上而變?yōu)闊崮堋Ｈ绻娮柚苿訋系臒崃坎荒苡行⑹?，電阻制動帶就容易斷裂或搭接在一起，對行車安全造成嚴重威脅。為解決這一問題，必須改進電阻制動帶結(jié)構(gòu)，使其在空氣流經(jīng)其表面時能帶走更多熱量，從而降低電阻制動帶表面溫度，使制動帶的作用得以充分發(fā)揮，因此了解電阻制動帶通道內(nèi)的流動與換熱情況就十分必要。本文作者已經(jīng)對空氣在低Re數(shù)、常物性情況下韶山七型電阻制動帶通道內(nèi)的流動與換熱特性作過研

2、究。由于電阻制動帶上通過的電流較大，而電阻制動帶的電阻很小，故機車在電制動時，電阻制動帶壁面上的溫度會很高（最高可達六百多攝氏度），因此空氣密度的變化不可忽略。本文以韶山七型電力機車的電阻制動帶為對象，采用數(shù)值模擬的方法，研究了空氣在低Re數(shù)、變密度情況下電阻制動帶通道內(nèi)的換熱特性。1物理模型和數(shù)學公式韶山七型電阻制動帶的物理模型如圖1所示，其中圖 1(a)是電阻制動帶的一個通道，圖1(c)是圖1（a）中截面P-P的平面圖。圖1（b）是本文的計算區(qū)域，為方便說明計算中采用的邊界條件，我們把圖1(b)中截面N-N截取出來并作了相應的標示,如圖 1(d)所示。圖1中XL,YL,ZL分別為計算區(qū)域的

3、長寬高，長度分別為26mm，15 mm，27 mm，圖1（c）中KS為開縫長度L，為攻擊角，計算中開縫長度和攻擊角是可變參數(shù)，開縫長度L分別取為6mm，5mm，4mm，攻擊角分別取為20，30，40。為了能照顧到可壓縮流動中由于摩擦而消耗機械能，由于體積變化而引起的速度的散度（u ）和動量不再為零的情況，通用的對流擴散方程宜進一步改寫為（1）式中為通用變量，可以代表1, u, v, w, T等求解變量；為廣義擴散系數(shù)； ，分別代表由于壓力及速度而引起的源項。進、出口為周期性邊界條件：（2）式（2）中為無量綱溫度，其定義為：（3）式中為截面上空氣平均溫度，為截面上壁面平均溫度，其定義式為：（4）其中在本文中代表截面上壁面的面積。壁面BC，DE，F(xiàn)G，HI, JK, MA邊界條件：, , . （5）式中為壁面上熱流密度。上、下面（圖1（b）中QQRR面和TTSS面）邊界條件：, , .（6）式中 表示法線方向。壓力進出口邊界條件：（7）圖1(d)和圖1（b）中的物理平面通過兩面法轉(zhuǎn)換為適體坐標下的計算平面，其生成的網(wǎng)格如圖2所示?？萍颊撐模瑪?shù)值模擬?？萍颊撐模瑪?shù)值模擬。 圖2 計算中采用的網(wǎng)格示意圖 直角坐標系（x ,y ,z）中的控制方程變換到適體坐標系中為：（8）