[发明专利]一种低阻力牵引电机冷却风道的设计方法

说明书

本发明公开了一种低阻力牵引电机冷却风道的设计方法，通过以不同的边界条件对牵引电机冷却风道分别以总进风段的风道阻力最小、长出风段的出口流量、长出风段和短出风段的出风量一致、长出风段阻力最小以及长出风段和短出风段的出风量一致为优化目标依次对牵引电机冷却风道的总进风段、长出风段、短出风段、长出风段以及牵引电机冷却风道整体进行多次优化，获得牵引电机冷却风道最终优化模型。本发明公开的低阻力牵引电机冷却风道的设计方法，该方法充分考虑了牵引电机冷却风机出风速度分布、牵引电机内部风道阻力对风道的影响，并将风道阻力最小化，同时将两端出口流量均匀化，最终减少对牵引电机冷却风机风量和静压的需求，达到节能降噪的效果。

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆技术领域，尤其是一种低阻力牵引电机冷却风道的设计方法。

背景技术

牵引电机是机车和动车上的关键部件，在运行中牵引电机内部会产生大量的热。为防止牵引电机过热损坏，需配套通风机给牵引电机强迫散热。牵引电机冷却风机就是这种为牵引电机提供冷却风源的通风机。考虑车辆运行的安全性，采用冗余设计，一节车至少需要配置两台牵引电机，因此一台牵引电机冷却风机需要给两台牵引电机同时提供冷却风。两台牵引电机在车下的安装位置不同，需要通过一个共同的通道从牵引电机冷却风机取风，然后再分别送至两台牵引电机内部风道入风口进行冷却。这个通道就是牵引电机冷却风道。牵引电机冷却风机、牵引电机冷却风道、牵引电机构成了一个完整的牵引系统，确保了机车和动车的正常运行。

牵引电机冷却风机风量由所供牵引电机所需风量总和决定的，风机提供的静压用来克服牵引电机冷却风道、牵引电机内部冷却风道的阻力、进口过滤负压、走行风负压等。这中间，牵引电机冷却风道设计至关重要，一方面它会增加对风机静压的需求，带来噪声大，能耗高的问题，另一方面对冷却风量分配起到关键作用，不好的设计会导致两侧出风量差别较大，从而必须采用增加总风量来确保最小出风量能满足牵引电机冷却风的需求。由于牵引电机位置特殊，再加上车下有各种横梁、避让物等，使得风道的形状奇特，不能采用常规设计，且现有的牵引电机冷却风道设计无法满足上述需求。

发明内容

本发明针对以上问题提出了一种低阻力牵引电机冷却风道的设计方法。

本发明采用的技术手段如下：

一种低阻力牵引电机冷却风道的设计方法，牵引电机冷却风道包括总进风段、长出风段以及短出风段，所述总进风段的进风口与牵引电机风机的出口相连，所述总进风段的出风口与所述长出风段和短出风段的进风口连接，所述长出风段和所述短出风段的出风口分别与两个牵引电机连接，包括以下步骤：

步骤1、根据牵引电机风机和两个牵引电机的安装位置以及车体结构布置构建牵引电机冷却风道模型；

步骤2、获取牵引电机风机的出口处冷却风的三个方向速度矢量/两个牵引电机所需冷却风量；获取牵引电机内部冷却风道的入口处不同风量下的静压值，并根据所述风量和静压值获取静压与风量的二次函数；

步骤3、将所述引电机风机出口的冷却风的三个方向速度矢量/两个牵引电机所需冷却风量作为牵引电机冷却风道模型优化的入口边界条件，将所述静压与风量的二次函数作为牵引电机冷却风道模型优化的出口边界条件，以总进风段的风道阻力最小为优化目标对总进风段进行优化设计获得牵引电机冷却风道第一次优化模型；

步骤4、以长出风段的出口流量为优化目标，对所述牵引电机冷却风道第一次优化模型的长出风段进行优化获得牵引电机冷却风道第二次优化模型；

步骤5、以长出风段和短出风段的出风量一致为优化目标，对所述牵引电机冷却风道第二次优化模型的短出风段进行优化获得牵引电机冷却风道第三次优化模型；

步骤6、获取长出风段入口处的冷却风的速度矢量，将所述长出风段入口处的冷却风的速度矢量作为长出风段优化的入口边界条件，以长出风段阻力最小为优化目标，对所述牵引电机冷却风道第三次优化模型的长出风段进行优化获得牵引电机冷却风道第四次优化模型；