[发明专利]模拟列车行驶时风机工作环境并测量风机风量的装置及方法

说明书

本发明公开了一种模拟列车行驶时风机工作环境并测量风机风量的装置，包括风机、连接管道和内腔有气流流通的风洞，所述风洞的壁面上开设有进风孔和出风孔，所述风机的进风口通过所述进风孔与风洞的内腔连通，所述风机的出风口与所述连接管道的一端相连，所述连接管道的另一端通过所述出风孔与风洞的内腔连通，所述连接管道上设有用于检测通过连接管道的气体流量的测量计。本发明还公开了采用上述装置测量风机风量的方法，通过调节风洞气流流速模拟出列车行驶时的环境，然后通过测量计测量出风量。本发明能在风洞实验中模拟列车行驶环境并准确测量风机在该环境下工作时的风量，无需在风机出口、入口及内部安装大量探针，不会干扰风机内部流场。

技术领域

本发明属于风洞实验技术领域，尤其涉及一种模拟列车行驶时风机工作环境并测量风机风量的装置及方法。

背景技术

高速列车的舒适性一直是国内外列车空气动力学的前沿问题之一，而空调系统能否正常工作，是关系到高速列车安全特别是舒适的核心问题。空调系统能否正常工作，最重要的一环是冷凝风机风量是否满足要求，如果不满足要求冷凝器无法正常工作，空调将停止运行，这将严重影响列车的安全性和舒适性，要保障列车空调冷凝风机风量，需要对列车空调冷凝风机风量进行测量。

目前，测量的方法主要有两种：一是静态测量，列车不运行或者空调在地面进行测试，该方法在空调冷凝风机的进风口或出风口加装一定长度的直通道流量罩，按照国家标准测量冷凝风机风量；二是动态实车测量，该方法是在列车运行时进行冷凝风机风量的测量。静态测量的优点是可以外加长直流量罩，罩内风速的方向与罩的方向一致，测量精度较高；缺点是无法考虑列车实际运行带来的影响，列车在高速行驶时，空调进风口处的横向格栅会引起负压区域，同时自由来流和出风口排出的冷凝风相互作用会产生位于出风口上方的正压区域，这两方面因素同时作用，导致风机两侧压力差增加，而冷凝风机作为轴流风机，对压力变化相对比较敏感，受到增大的压力差作用后风机风量会出现较大幅度的变化。方法二动态实车测量的优点是考虑了运行环境的影响，但无法安装流量罩，只能在入口、出口和内部进行风速测量，但是实际运行中任何位置的风向都是未知的，尤其是出口和入口之间内部流场存在漩涡，即使采用七孔探针也很难准确测量其风速和风向，并且大量布置七孔探针还会干扰所测量的流场，带来较大误差。

综上所述，目前没有很好的办法来准确测量和评估列车正常运行时冷凝风机的风量，特别是对于350km/h及以上速度的高速列车，只能加大风机的设计功率，以确保空调的正常运行，但增加多少目前缺乏实验依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种能在风洞实验中模拟列车行驶环境并准确测量风机在该环境下工作时的风量的装置及方法，该装置和方法无需在风机出口、入口及内部安装大量七孔探针，不会干扰风机内部流场，能实现风机风量的准确测量。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种模拟列车行驶时风机工作环境并测量风机风量的装置，包括风机、连接管道和内腔有气流流通的风洞，所述风洞的壁面上开设有进风孔和出风孔，所述风机的进风口通过所述进风孔与风洞的内腔连通，所述风机的出风口与所述连接管道的一端相连，所述连接管道的另一端通过所述出风孔与风洞的内腔连通，所述连接管道上设有用于检测通过连接管道的气体流量的测量计。

上述的测量风机风量的装置，优选的，所述进风孔处流出气流的流动方向与所述风洞内腔中气流流通的方向垂直，所述出风孔处流入气流的流动方向与所述风洞内腔中气流流通的方向垂直。

上述的测量风机风量的装置，优选的，所述风洞内腔中气流的流速可以根据实际列车运行的速度来确定，优选为0～50m/s，即既可以模拟列车静止的情况，也可以模拟列车行驶的情况，此外还可以通过逐渐加大风洞内腔中气流的流速来模拟列车由静止开始加速的情况，此外在风洞负载允许的情况下，还可以增加风洞内腔中的气流流速，并不局限于50m/s，以模拟出更高速度列车的行驶环境；进一步优选的，风洞内腔中气流的流速30～50m/s，该流速下能够模拟出列车正常行驶的风机工作环境并准确测量风机风量。