动车组空调蒸发器空气侧CFD仿真研究

摘要

利用计算流体动力学（CFD）仿真分析技术，研究了动车组空调系统中以CO₂作为制冷工质的翅片管蒸发器空气侧的换热性能。选取空气出口温度、压降、传热因子j、阻力因子f等作为目标函数，同时在空气流道中设置监测点，实时监测湍流场和管壁压力变化。研究显示，该CO₂蒸发器的制冷量最高可达29.76 kW,满足动车组空调系统所需的换热量。为提高蒸发器的换热效果，分别改变空气进口流速、蒸发器换热管管径和翅片间距进行仿真优化。结果表明：随着空气进口流速的增大，蒸发器制冷量增大，换热管面积优化因子j/f值随之增大，换热效果提升；但当空气进口流速v_e>2.2 m/s时，继续提高流速对换热效果影响较小；适当减小换热管管径可降低风阻，提高j/f值，进而增强蒸发器的制冷能力；随着翅片间距的增大，流道内的湍流运动得以充分发展，j/f值的变化存在峰值；最佳翅片间距为1.6～1.7 mm,此时空气侧平均湍动能较大且湍流耗散率较小。

关键词

动车组空调 / 翅片管蒸发器 / CO₂工质 / CFD / 传热性能