【机情无限 精彩毕设】机械2025届毕业设计（论文）中期检查优秀案例分享第十二期——某旅游客运专列车厢气流组织优化研究

学生姓名：林传川

班      级：建环2021-02班

指导教师：蒋福建

毕设题目：某旅游客运专列车厢气流组织优化研究

一、概况

1.选题意义

近年来，随着国民经济水平的逐步提升，集合观景、餐饮和住宿等多种功能的旅游专列运营量逐步增多。因旅游专列的内部人员密度更大、设备设施设置更密集且对室内温湿度与气流速度的要求也更多样，又因为关于旅游专列的研究，国内外学者的研究多聚焦于经济效益分析及内部装饰设计优化等方面，而针对其气流组织特性的数值模拟研究尚处于空白状态。因此，开展旅游专用列车的气流组织模式研究优化，对于改善旅游专列的热湿环境、提升其乘运品质具有重要意义，其研究成果可助力我国铁路运营水平的提升与轨道交通“走出去”战略的有效实施。

2.任务分解

（1）文献查阅与整理：查阅国内外关于旅游专列、公共建筑和普通客运列车气流组织模拟仿真实验的文献资料，确定国内外研究现状以及现有研究的不足，并确定旅游专列的基础模型。

（2）列车既有空调系统关键参数计算：查阅相关图纸与规范，确定旅游专列空调系统的相关参数，并计算列车的冷热负荷和空气处理过程，根据结果选择对应的空调机组和计算既有的送风参数。

（3）模拟方法的验证：依据类似文献，采用文献中的模型，在fluent中使用模拟方法得出仿真结果，并将仿真结果与实验数据对比来验证模拟方法的正确性。

（4）既有气流组织效果分析：在fluent中，对旅游专列中具有代表性的两种车厢（客厅车厢与包间车厢）进行建模与仿真计算，分析其既有气流组织的分布特点并给出优化方案。

（5）优化气流组织效果分析：对优化后的客厅车厢与包间车厢进行建模与仿真计算，分析其气流组织的分布特点，并根据展现的特点不断调整优化方案，直至优化方案满足人员舒适度需求。

（6）论文的撰写与修改。

二、已完成工作

1.完成有关气流组织模拟仿真实验的文献翻译，部分内容如下：

图1 文献翻译展示

2.在前期准备阶段，进行了数值模拟的预算与验证部分工作，通过前期阅读相关文献，确定了验证模型尺寸、网格划分方式、速度入口边界条件和求解方法等设置条件。并将仿真结果和实验数据进行对比。

图2  模拟方法验证模型

a）L1测试杆                 b）L2测试杆                   c）L5测试杆

图3 仿真与模拟结果的对比

总体而言，预测气流速度和温度的变化规律与实验测量结果相似，但在某些测点数值方面有差异。在研究中，速度最大误差所在处为接近地板非人员核心区域，而在人员核心区域（＞0.5m），速度平均误差为12%，温度平均误差为2.8%，最大误差为4.8%，均小于15%。因此，本研究采用的 CFD 方法是有效的。

3.列车既有空调系统关键参数计算完成，包括列车冷热负荷、空气处理过程、机组参数及气流组织计算结果，部分结果如下图所示。

图4 负荷汇总

图5  空气处理过程计算结果

4.在fluent中完成列车既有几何模型的建立，该模型的主要依据是现有车辆厂家常见设置，包含客厅车和包间车，结果如下图所示。

图6 客厅车几何模型

图7  包间车几何模型

5.完成既有气流组织效果分析。本次气流组织效果分析主要针对夏季与冬季工况4进行分析，分析对象为客厅车厢和包间车厢内的三种车厢，并根据其气流组织分布特点制定优化方案，部分分析结果如下图所示。

图8 （a）包厢坐姿高度温度分布（z=0.75m）        （b）包厢站姿高度温度分布（z=1.5m）

根据包厢冬夏两种工况的温度、速度分布的分析结果，卫生间处存在冷热不均现象，夏季较热，冬季较冷，且包厢内整体风速较大。根据上述特点，优化方案如下图所示。

   图9   优化方案1示意图                        优化方案2示意图

二、下一步工作计划

1.根据先前对基准工况气流组织效果分析和初步的优化方案，改进客厅车和包间车对应模型，并计算优化方案对应的送风参数（1周）；

2.对优化方案进行模拟仿真，分析其气流组织效果（2周）；

3.若不满足人员舒适度需求，更改优化方案并重复上述步骤，直至满足人员舒适度需求。

4.撰写毕业设计论文。

问题一：论文中缺少网格独立性验证，无法确定网格划分的正确与否，需补充网格独立性验证部分。

回答：下一步工作计划中补充网格独立性验证。

问题二：论文中相关图片过少，同时也较为潦草。

回答：后续在论文中补充诸如焓湿图等相关图纸，并修改论文中图片，使其更为清晰明了。

问题三：无法确定人员舒适性的主要评判平面是0.75m处平面还是1.5m处平面，因为可能存在满足0.75m处舒适性需求，但1.5m处不满足舒适性需求。

回答：后续与导师交流，确定舒适性的主要评判平面。

在本次中期答辩中，我围绕课题研究的阶段性成果、存在问题及后续计划进行了总结汇报。通过答辩，我收获颇丰。

其一是问题意识的提升，答辩时老师提出的质疑让我意识到研究中存在的不足：如缺少网格独立性验证、论文图片表达较差等。这促使我重新审视研究细节，并提高我撰写论文的能力。

其二是表达与应变能力的锻炼，通过PPT制作与现场汇报，我掌握了如何用简洁的语言呈现技术要点，并学会在答辩中快速提炼关键信息。面对提问时，我逐渐克服了紧张情绪，能够更有条理地回应问题。

其三是时间管理的反思，中期进度与预期目标的对比让我意识到任务规划的重要性。后续将细化每周计划，加强模拟仿真分析和完善前期内容的同步推进，避免因局部问题拖延整体进度。

本次答辩既是检验，更是成长的契机。未来我将以问题为导向，保持科研热情，争取在终期答辩中交出满意答卷。