列车通过时钢轨表面瞬态对流传热特性实验与数值研究
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5页 |
| 1 绪论 | 第9-16页 |
| 1.1 引言 | 第9页 |
| 1.2 高速铁路概况 | 第9-11页 |
| 1.2.1 国外高速铁路的发展 | 第9-10页 |
| 1.2.2 国内高速铁路的发展 | 第10-11页 |
| 1.3 重载铁路的概况 | 第11-12页 |
| 1.3.1 国外重载铁路运输发展 | 第11页 |
| 1.3.2 国内重载铁路运输发展 | 第11-12页 |
| 1.4 研究背景及意义 | 第12-13页 |
| 1.5 国内外研究现状 | 第13-15页 |
| 1.5.1 国外研究现状 | 第13-14页 |
| 1.5.2 国内研究现状 | 第14-15页 |
| 1.6 本文主要工作 | 第15-16页 |
| 2 钢轨表面的传热特性分析 | 第16-22页 |
| 2.1 热量传递方式 | 第16-19页 |
| 2.1.1 热传导 | 第16页 |
| 2.1.2 热辐射 | 第16-17页 |
| 2.1.3 热对流 | 第17-19页 |
| 2.2 钢轨表面传热物理模型 | 第19-20页 |
| 2.3 研究对象的数学描述 | 第20-21页 |
| 2.3.1 连续性方程 | 第20页 |
| 2.3.2 钢轨导热微分方程 | 第20-21页 |
| 2.3.3 钢轨表面的辐射换热与对流换热 | 第21页 |
| 2.4 温度场的三种边界条件 | 第21-22页 |
| 3 钢轨表面瞬态传热性能实验系统 | 第22-35页 |
| 3.1 钢轨表面瞬态传热性能实验台设计原理 | 第22-24页 |
| 3.2 钢轨表面传热性能实验系统结构 | 第24-26页 |
| 3.3 测试段与模拟轮轨结构 | 第26-28页 |
| 3.4 实验数据的采集 | 第28-31页 |
| 3.4.1 加热量 | 第28-29页 |
| 3.4.2 温度的测量 | 第29-30页 |
| 3.4.3 车轮转速的测量 | 第30-31页 |
| 3.5 热电偶信号调理电路 | 第31-35页 |
| 4 实验流程及数据分析 | 第35-40页 |
| 4.1 实验过程 | 第35页 |
| 4.2 数据处理依据 | 第35-36页 |
| 4.3 实验结果及分析 | 第36-40页 |
| 4.3.1 实验结果 | 第37-38页 |
| 4.3.2 数据分析 | 第38-40页 |
| 5 轮轨间对流换热的数学模型和物理模型 | 第40-50页 |
| 5.1 轮轨物理模型 | 第40页 |
| 5.2 轮轨计算模型 | 第40-41页 |
| 5.3 轮轨对流换热的数学描述 | 第41-50页 |
| 5.3.1 轮轨湍流流动控制方程 | 第41-42页 |
| 5.3.2 湍流对流换热的雷诺时均方程 | 第42-43页 |
| 5.3.3 湍流模型 | 第43-46页 |
| 5.3.4 壁面函数法 | 第46-48页 |
| 5.3.5 轮轨换热计算模型的边界条件 | 第48-50页 |
| 6 轮轨对流换热数值模拟 | 第50-67页 |
| 6.1 计算区域的离散 | 第50-58页 |
| 6.1.1 适体坐标变换 | 第50-55页 |
| 6.1.2 网格生成方法 | 第55-57页 |
| 6.1.3 研究区域的网格生成 | 第57-58页 |
| 6.2 控制方程及边界条件在适体坐标下的变换 | 第58-61页 |
| 6.2.1 控制方程的变换 | 第58-59页 |
| 6.2.2 边界条件的变化 | 第59-61页 |
| 6.3 轮轨对流换热方程的离散 | 第61-63页 |
| 6.4 压力和速度的耦合：SIMPLE算法 | 第63-66页 |
| 6.4.1 速度修正值的计算公式 | 第63-65页 |
| 6.4.2 压力修正值的计算公式 | 第65页 |
| 6.4.3 SIMPLE算法的实施步骤 | 第65-66页 |
| 6.5 数值收敛判据 | 第66-67页 |
| 7 钢轨表面对流换热特性的数值模拟结果 | 第67-73页 |
| 7.1 计算区域网格独立性考核 | 第67页 |
| 7.2 列车通过时钢轨周围空气的流场 | 第67-68页 |
| 7.3 钢轨表面对流换热特性 | 第68-73页 |
| 7.3.1 钢轨表面瞬态对流换热特性 | 第69-71页 |
| 7.3.2 钢轨表面局部对流换热特性 | 第71页 |
| 7.3.3 钢轨表面平均对流换热特性 | 第71-73页 |
| 8 结论与展望 | 第73-75页 |
| 8.1 结论 | 第73页 |
| 8.2 展望 | 第73-75页 |
| 致谢 | 第75-76页 |
| 参考文献 | 第76-79页 |
| 附录A 主要符号表 | 第79-82页 |
| 攻读学位期间的研究成果 | 第82页 |
