高速列車設(shè)備艙內(nèi)大型設(shè)備通風(fēng)方式的數(shù)值仿真研究

林 鵬， 王維斌

(中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司， 山東青島 266111)

我國(guó)高速鐵路網(wǎng)的南北跨度大，列車運(yùn)行區(qū)域的溫差較大，運(yùn)行里程較長(zhǎng)，高速列車設(shè)備艙內(nèi)各類通風(fēng)設(shè)備的通風(fēng)冷卻性能直接影響到列車的正常及安全運(yùn)行，而設(shè)備艙通風(fēng)性能的好壞又直接影響到車下設(shè)備的正常工作。高速列車設(shè)備艙內(nèi)的通風(fēng)設(shè)備主要包括牽引變壓器、牽引變流器、牽引電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)組、廢排裝置、空壓機(jī)、充電機(jī)等，其中牽引變壓器、牽引變流器的通風(fēng)量及散熱量都相對(duì)較大，其通風(fēng)散熱性能也備受關(guān)注。

高速列車設(shè)備艙內(nèi)存在多個(gè)通風(fēng)設(shè)備，整個(gè)設(shè)備艙內(nèi)空間氣流組織分布極其復(fù)雜，在設(shè)計(jì)階段較難準(zhǔn)確把握。王東屏[1]等對(duì)設(shè)備艙內(nèi)的牽引變流器進(jìn)出風(fēng)口的壓力分布進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，張亮[2]等就格柵對(duì)高速列車設(shè)備艙散熱性能的影響進(jìn)行了分析，章國(guó)平[3]等將設(shè)備艙內(nèi)主要設(shè)備簡(jiǎn)化為塊體進(jìn)行設(shè)備艙溫度場(chǎng)分析。從設(shè)備艙整體宏觀的通風(fēng)方式角度，基于高寒抗風(fēng)沙動(dòng)車組等車型設(shè)備艙設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)牽引變壓器、牽引變流器的兩種典型通風(fēng)方式，即：?jiǎn)蝹?cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)和雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)兩種方式進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算，主要就兩種不同通風(fēng)方式設(shè)備艙內(nèi)的速度場(chǎng)、車輛不同運(yùn)行速度及方向?qū)υO(shè)備艙裙板進(jìn)出口風(fēng)速的影響、通風(fēng)阻力等進(jìn)行綜合分析。

1 幾何及網(wǎng)格模型

1.1 幾何模型

圖1所示為單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)方式幾何模型，牽引變壓器和牽引變流器從車輛設(shè)備艙一側(cè)進(jìn)風(fēng)，從另一側(cè)排風(fēng)(綠色箭頭代表進(jìn)風(fēng)氣流方向，藍(lán)色箭頭代表出風(fēng)氣流方向)。外界氣流從設(shè)備艙裙板格柵進(jìn)入或排出設(shè)備艙，各通風(fēng)設(shè)備進(jìn)氣端不加風(fēng)道，牽引變壓器及變流器通過(guò)密接風(fēng)道向外排風(fēng)。

圖1 單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)方式幾何模型

圖2所示為雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)方式幾何模型，牽引變壓器和牽引變流器從車輛設(shè)備艙兩個(gè)側(cè)面進(jìn)風(fēng)，從底部排風(fēng)(綠色箭頭代表進(jìn)風(fēng)氣流方向，藍(lán)色箭頭代表出風(fēng)氣流方向)。外界氣流從裙板格柵進(jìn)入或排出設(shè)備艙，各通風(fēng)設(shè)備兩側(cè)進(jìn)氣端不加風(fēng)道，牽引變壓器及牽引變流器通過(guò)設(shè)備下面的密接風(fēng)道向下向外排風(fēng)。

圖2 雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)方式幾何模型

圖3所示為設(shè)備艙內(nèi)外流場(chǎng)仿真計(jì)算的幾何模型。在滿足計(jì)算要求的前提下，整體計(jì)算區(qū)域應(yīng)選取適當(dāng)?shù)拇笮?，具體以基本不影響車體附近流體的流動(dòng)為原則，選取外圍計(jì)算域的高度為車體高度的6倍，寬度為車體高度的8倍，尾流區(qū)長(zhǎng)度為車體模型高度的16倍。

圖3 設(shè)備艙內(nèi)外流場(chǎng)仿真幾何模型

1.2 網(wǎng)格模型

采用四面體網(wǎng)格進(jìn)行整個(gè)設(shè)備艙計(jì)算域的空間離散，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖4所示。在網(wǎng)格劃分過(guò)程中，對(duì)設(shè)備吊裝橫梁、各個(gè)風(fēng)口、主要設(shè)備等幾何尺寸較小、對(duì)流動(dòng)特性影響較大的結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格加密處理，對(duì)外部流體空間等數(shù)據(jù)梯度變化不大的區(qū)域，網(wǎng)格尺寸適當(dāng)放大，使得網(wǎng)格數(shù)量和質(zhì)量得到很好的控制。

單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)通風(fēng)方式計(jì)算域最終四面體網(wǎng)格數(shù)量總和約為1.014×107，雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)通風(fēng)方式計(jì)算域最終四面體網(wǎng)格數(shù)量總和約為1.032×107，由于兩種結(jié)構(gòu)采用的網(wǎng)格尺度一致，網(wǎng)格數(shù)量接近，可以有效避免因網(wǎng)格數(shù)量差異對(duì)仿真結(jié)果的影響。

圖4 設(shè)備艙網(wǎng)格模型

2 數(shù)值算法及邊界條件

2.1 數(shù)值算法

列車高速運(yùn)行時(shí)，其周圍流場(chǎng)為三維黏性定常湍流流場(chǎng)，列車周圍的流場(chǎng)可處理為不可壓縮流動(dòng)[4]。湍流模型采用Realizablek-ε湍流模型，其控制方程的運(yùn)輸方程形式為：

(1)

式中：t為時(shí)間，ρ為空氣密度，u為速度矢量，φ為流場(chǎng)通量，Γ為擴(kuò)散系數(shù)，S為源項(xiàng)。

控制方程方面，與空間相關(guān)的擴(kuò)散項(xiàng)均采用二階中心差分格式離散，對(duì)流項(xiàng)采用二階迎風(fēng)格式離散。采用SIMPLE算法實(shí)現(xiàn)速度與壓力之間的耦合。采用分離式隱式方案求解三維時(shí)均雷諾N-S方程[5]。近壁區(qū)域采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)方程進(jìn)行處理。

2.2 邊界條件

計(jì)算中給定外部大氣空間計(jì)算域的入口邊界為速度入口，速度為列車運(yùn)行速度，出口邊界為壓力出口，初始?jí)毫橐粋€(gè)大氣壓，即1.013 25 ×105Pa。地面給定滑移壁面，滑移速度與列車運(yùn)行速度相同，車體表面為無(wú)滑移壁面。

牽引變壓器、牽引變流器、牽引電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)為通風(fēng)設(shè)備，其進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口設(shè)置為流量邊界條件，牽引變壓器、牽引變流器及牽引電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)量分別為180，130，50 m3/min。

設(shè)備艙通風(fēng)口裙板由格柵及濾網(wǎng)組成，幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓降阻力特性對(duì)流場(chǎng)仿真影響較大，采用多孔介質(zhì)模型(Porous Baffle)，根據(jù)裙板進(jìn)風(fēng)口的速度-阻力特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)近似處理，需在進(jìn)風(fēng)口區(qū)域建立單獨(dú)的幾何區(qū)域，后續(xù)仿真可設(shè)置為多孔介質(zhì)區(qū)域進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，如圖5所示。

圖5 多孔介質(zhì)模型區(qū)域

3 仿真結(jié)果分析

為深入研究設(shè)備艙不同裙板通風(fēng)口的進(jìn)出風(fēng)情況，進(jìn)行了多個(gè)工況的數(shù)值計(jì)算，包括：不同的列車運(yùn)行速度(400，350，300，250，200 km/h)及列車運(yùn)行方向(上行，下行)。

3.1 速度場(chǎng)分布

圖6～圖7所示為列車運(yùn)行速度350 km/h工況下，單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)結(jié)構(gòu)，上行和下行時(shí)，設(shè)備艙裙板通風(fēng)口進(jìn)出風(fēng)情況，可以看出，空氣沿著列車的上下行方向迎風(fēng)側(cè)的裙板風(fēng)口進(jìn)入設(shè)備艙，擾流設(shè)備艙內(nèi)各個(gè)設(shè)備后，沿下風(fēng)側(cè)裙板風(fēng)口流出設(shè)備艙。對(duì)于牽引變壓器、牽引變流器等通風(fēng)設(shè)備截面的速度場(chǎng)分布，環(huán)境氣流經(jīng)過(guò)格柵進(jìn)入設(shè)備艙后，通風(fēng)設(shè)備抽吸鄰近風(fēng)口的環(huán)境氣流及設(shè)備艙內(nèi)氣流通過(guò)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)口進(jìn)入設(shè)備，而后通過(guò)密接排風(fēng)風(fēng)道排出設(shè)備艙。

圖8～圖9所示為列車運(yùn)行速度350 km/h工況下，雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu)，上行和下行時(shí)，設(shè)備艙裙板通風(fēng)口進(jìn)出風(fēng)情況，由于雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu)在變壓器附近比單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)結(jié)構(gòu)多了一個(gè)進(jìn)風(fēng)口，使得設(shè)備艙下風(fēng)側(cè)進(jìn)入氣流增加，其設(shè)備艙內(nèi)氣流組織分布相對(duì)更加均勻。由于高壓設(shè)備箱距離設(shè)備艙上下的間隙較小，來(lái)流方向氣流進(jìn)入設(shè)備艙后被高壓設(shè)備箱阻擋，使得高壓設(shè)備箱迎風(fēng)側(cè)氣流聚集較多。雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu)在變流器附近多了兩個(gè)進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)較單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)結(jié)構(gòu)較多，其對(duì)高壓設(shè)備箱的沖擊也更加強(qiáng)烈。

圖6 單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)結(jié)構(gòu)，上行，設(shè)備艙裙板通風(fēng)口進(jìn)出風(fēng)情況

圖8 雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu)，上行，設(shè)備艙裙板通風(fēng)口進(jìn)出風(fēng)情況

圖9 雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu)，下行，設(shè)備艙裙板通風(fēng)口進(jìn)出風(fēng)情況

3.2 格柵進(jìn)出風(fēng)口風(fēng)速

單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)方式進(jìn)出風(fēng)口編號(hào)位置示意如圖10所示。

圖10 單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)方式 進(jìn)出風(fēng)口編號(hào)位置示意圖

單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)結(jié)構(gòu)，上行不同運(yùn)行速度等級(jí)下各進(jìn)出風(fēng)口風(fēng)速分布如圖11所示，可以看出：隨著列車運(yùn)行速度的降低，進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速整體存在下降趨勢(shì)。沿著氣流方向，各進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速存在下降趨勢(shì)。另外，位于設(shè)備艙兩側(cè)相對(duì)位置相近進(jìn)出風(fēng)口的風(fēng)速差異不大，而3和4進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速與前面進(jìn)風(fēng)口相比風(fēng)速降低幅度較大，這是因?yàn)?和4進(jìn)風(fēng)口為牽引變流器進(jìn)風(fēng)口，其進(jìn)風(fēng)裙板是格柵+迷宮+濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)，裙板壓降阻力約是其他進(jìn)風(fēng)口的10倍，使其氣流阻力增大，風(fēng)速降低。

單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)結(jié)構(gòu)，下行不同運(yùn)行速度等級(jí)下圖13所示為350 km/h運(yùn)行速度下，單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)結(jié)構(gòu)，一位側(cè)和二位側(cè)上行下行工況進(jìn)出風(fēng)口風(fēng)速分布，可以看出：沿著氣流方向，各進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速存在下降趨勢(shì)，可能是因?yàn)橥饨鐨饬髀氏韧ㄟ^(guò)迎風(fēng)側(cè)通風(fēng)口進(jìn)入設(shè)備艙后，增加艙內(nèi)壓力，間接增加下風(fēng)側(cè)進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)阻力。另外，相比之下，上行速度幅度變化較大，而下行相對(duì)較小。二位側(cè)與一位側(cè)變化規(guī)律類似。

圖11 單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)結(jié)構(gòu)， 上行，不同運(yùn)行速度等級(jí)下各進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速

各進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速分布如圖12所示，可以看出：隨著列車運(yùn)行速度的降低，進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速整體存在下降趨勢(shì)。沿著氣流方向，各進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速存在下降趨勢(shì)，與上行變化趨勢(shì)一致。另外，設(shè)備艙兩側(cè)相對(duì)位置相近進(jìn)出風(fēng)口的風(fēng)速差異也不大，相比于上行較大的風(fēng)速波動(dòng)，下行各進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速的波動(dòng)幅度較小，可能是因?yàn)槎欢嗽O(shè)備艙內(nèi)設(shè)備較多，進(jìn)風(fēng)阻力較大，使得二位端進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速降低。

圖12 單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)結(jié)構(gòu)， 下行，不同運(yùn)行速度等級(jí)下各進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速

圖13 350 km/h運(yùn)行速度下，單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)結(jié)構(gòu)，一位側(cè)和二位側(cè)上行下行進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速分布

雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)方式進(jìn)出風(fēng)口編號(hào)位置示意如圖14所示。

圖14 雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu) 進(jìn)出風(fēng)口編號(hào)位置示意圖

雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu)，上行不同運(yùn)行速度等級(jí)下各進(jìn)出風(fēng)口風(fēng)速分布如圖15所示，可以看出：隨著列車運(yùn)行速度的降低，進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速整體存在下降趨勢(shì)。設(shè)備艙兩側(cè)相對(duì)位置相近進(jìn)出風(fēng)口的風(fēng)速差異整體較小。另外，3'和4'進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速與前面進(jìn)風(fēng)口相比風(fēng)速降低幅度較大，這與單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)一致。

雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu)，下行不同運(yùn)行速度等級(jí)下各進(jìn)出風(fēng)口風(fēng)速分布如圖16所示，可以看出：隨著列車運(yùn)行速度的降低，進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速整體存在下降趨勢(shì)。位于設(shè)備艙兩側(cè)相對(duì)位置相近進(jìn)出風(fēng)口的風(fēng)速差異也不大，相比于上行較大的進(jìn)風(fēng)風(fēng)速波動(dòng)，下行進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速的波動(dòng)幅度較小。

圖15 雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu)， 上行，不同運(yùn)行速度等級(jí) 下各進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速分布

圖16 雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu)， 下行，不同運(yùn)行速度等級(jí)下 各進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速分布

圖17所示為350 km/h運(yùn)行速度下，雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu)，一位側(cè)和二位側(cè)上行下行工況進(jìn)出風(fēng)口風(fēng)速分布，可以看出：沿著氣流方向，各進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速存在下降趨勢(shì)。相比之下，上行速度幅度變化較大，而下行變化幅度相對(duì)較小。二位側(cè)與一位側(cè)變化規(guī)律類似。

圖17 350 km/h運(yùn)行速度下，雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu)， 一位側(cè)和二位側(cè)上行下行進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速分布

3.3 設(shè)備排風(fēng)阻力

設(shè)備艙內(nèi)各通風(fēng)設(shè)備在列車高速運(yùn)行時(shí)需要向外排風(fēng)，排風(fēng)壓力過(guò)低，在外界氣流壓力作用下可能導(dǎo)致氣流排出困難；排風(fēng)壓力過(guò)高，會(huì)增加風(fēng)機(jī)能耗，增加出口氣流風(fēng)速及氣動(dòng)噪聲，如果向下排風(fēng)，還容易激起沙塵。因此，確定合理的排風(fēng)壓力，在滿足性能要求的基礎(chǔ)上降低通風(fēng)設(shè)備的通風(fēng)量，可以間接降低設(shè)備能耗，降低設(shè)備自身運(yùn)行引起的振動(dòng)及噪聲，對(duì)指導(dǎo)設(shè)備艙排風(fēng)口設(shè)計(jì)具有重要工程價(jià)值，同時(shí)可以根據(jù)排風(fēng)壓力及速度對(duì)設(shè)備供應(yīng)商提出要求。

高速列車設(shè)備通風(fēng)方式如圖18所示進(jìn)行簡(jiǎn)化：排風(fēng)風(fēng)道相當(dāng)于通風(fēng)設(shè)備排風(fēng)風(fēng)道，環(huán)境風(fēng)道相當(dāng)于大氣環(huán)境，由于列車高速運(yùn)行，相當(dāng)于環(huán)境風(fēng)道內(nèi)風(fēng)速較高。要保證排風(fēng)風(fēng)道內(nèi)氣流可以排入環(huán)境風(fēng)道，需要通風(fēng)設(shè)備內(nèi)的風(fēng)機(jī)一方面需要克服車體兩側(cè)P1和P2形成的壓差阻力，另一方面需要克服通風(fēng)設(shè)備內(nèi)部各種部件形成的摩擦阻力，同時(shí)保證排風(fēng)風(fēng)道出口風(fēng)速應(yīng)大于0。

圖18 單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)排風(fēng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化示意圖

伯努利方程是能量守恒及轉(zhuǎn)換定律在流體力學(xué)中的一種表達(dá)形式。因?yàn)闅怏w密度較小，由氣體位置變化引起的位能、相對(duì)壓力能及動(dòng)能可以忽略。在其對(duì)應(yīng)的伯努利方程為：

(常數(shù))

(2)

式中，P為氣體靜壓；v為氣體速度；ρ為氣體密度；C為常數(shù)。

在排風(fēng)風(fēng)道內(nèi)，根據(jù)式(2)，

只要滿足v2>0即可使得排風(fēng)風(fēng)道氣流進(jìn)入環(huán)境風(fēng)道，臨界狀態(tài)為v2=0。

所以，對(duì)于通風(fēng)設(shè)備的風(fēng)機(jī)要求滿足如下兩個(gè)性能參數(shù)要求：

通過(guò)數(shù)值仿真計(jì)算得知，環(huán)境風(fēng)速施加在雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部排風(fēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口之間的壓差約170 Pa，環(huán)境風(fēng)速施加在單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)排風(fēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口之間的壓差約10 Pa，平均計(jì)算，雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部排風(fēng)結(jié)構(gòu)的排風(fēng)壓差阻力比單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)排風(fēng)的排風(fēng)壓差阻力大約高160 Pa?？梢钥闯?，相同結(jié)構(gòu)的通風(fēng)設(shè)備側(cè)向排風(fēng)比底部排風(fēng)的阻力要小。

4 結(jié) 論

針對(duì)設(shè)備艙單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)結(jié)構(gòu)和雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu)，完成了400,350,300,250,200 km/h運(yùn)行速度，上行及下行工況下的數(shù)值計(jì)算，得出如下結(jié)論：

(1) 兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

①整體看來(lái)，單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)結(jié)構(gòu)在設(shè)備排風(fēng)阻力方面存在優(yōu)勢(shì)，而雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)結(jié)構(gòu)在艙內(nèi)氣流組織均勻性等方面存在優(yōu)勢(shì)。

②單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)方式的進(jìn)風(fēng)口分布缺乏對(duì)稱性，一側(cè)進(jìn)風(fēng)口數(shù)量多于另一側(cè)，艙內(nèi)氣流組織均勻性較差。雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)方式進(jìn)風(fēng)口近似對(duì)稱分布，兩側(cè)進(jìn)風(fēng)口數(shù)量接近，艙內(nèi)氣流組織均勻性較好。

③單側(cè)進(jìn)風(fēng)單側(cè)出風(fēng)方式相比于雙側(cè)進(jìn)風(fēng)底部出風(fēng)方式，其不同進(jìn)風(fēng)口高風(fēng)速與低風(fēng)速之間差值較大，最大速度差達(dá)到約5 m/s，相鄰進(jìn)風(fēng)口進(jìn)風(fēng)風(fēng)速變化梯度較大，最大速度差達(dá)到約3 m/s。

(2) 兩種結(jié)構(gòu)相同的變化規(guī)律包括

① 隨著列車運(yùn)行速度的降低，進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速整體存在下降趨勢(shì)，下降幅度約10%～20%。

②沿著氣流方向，各進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速存在下降趨勢(shì)，整體下降幅度約25%。

③位于設(shè)備艙兩側(cè)相對(duì)位置相近的進(jìn)出風(fēng)口風(fēng)速差異不大，差異幅度在5%以內(nèi)。

④下行各進(jìn)出風(fēng)口的通風(fēng)風(fēng)速整體低于上行。

(3)基于對(duì)兩種結(jié)構(gòu)設(shè)備艙內(nèi)流場(chǎng)的仿真對(duì)比分析，對(duì)設(shè)備艙相關(guān)設(shè)計(jì)提出如下幾點(diǎn)建議：

①在條件允許的情況下，兩側(cè)進(jìn)風(fēng)口應(yīng)盡量對(duì)稱分布，有利于提高艙內(nèi)氣流組織空間分布的均勻性。

②應(yīng)盡量減小設(shè)備艙內(nèi)各個(gè)設(shè)備的幾何尺寸，增大設(shè)備與設(shè)備艙頂板與底板之間的間隙，有利于艙內(nèi)氣流的流動(dòng)。

③通風(fēng)設(shè)備側(cè)向排風(fēng)的壓差阻力小于底部排風(fēng)，在條件允許的情況下，可優(yōu)先考慮選用側(cè)向排風(fēng)方式。

④在條件允許的情況下，盡量減少設(shè)備艙內(nèi)設(shè)備的密集度，設(shè)備越多，艙內(nèi)通風(fēng)阻力越大，使得艙內(nèi)較多設(shè)備附近進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速相對(duì)較低。

⑤在條件允許的情況下，盡量增大設(shè)備艙靠近端部通風(fēng)口尺寸。上行在進(jìn)風(fēng)時(shí)利于增加進(jìn)風(fēng)量，在下行排風(fēng)時(shí)利于增加排風(fēng)量。