本发明专利技术涉及轨道交通装置及其设计技术领域，尤其是轨道车辆车载制动电阻的仿真设计方法、基于此仿真设计方法所形成的车载制动电阻的结构优化方法，以及基于上述方法所形成的车载制动电阻的优化结构。其中，仿真设计方法包括以下步骤：S1，利用有限元分析软件建立车载制动电阻的流固耦合模型；S2，利用有限元前处理软件对流固耦合模型进行有限元网格划分；S3，利用有限元分析软件设置流固耦合模型的入口边界条件、求解参数和收敛迭代步数；S4，利用有限元分析软件进行仿真数值模拟求解，从而完成车载制动电阻的散热过程的仿真结果。本发明专利技术的仿真设计方法对轨道车辆制动电阻的优化设计具有重要的理论依据，该设计方法对轨道车辆车载制动电阻的研发有积极的现实意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道交通装置及其设计
，尤其是轨道车辆车载制动电阻的仿真设计方法、基于此仿真设计方法所形成的车载制动电阻的结构优化方法，以及基于上述方法所形成的车载制动电阻的优化结构。
技术介绍
目前，城市轨道交通车辆多采用再生制动与电阻制动相结合的方法，即在列车制动过程中，列车电动机转变为发电机将列车动能转化为电能，通过电路反馈回电网，供给区间内其他轨道车辆使用，完成列车的再生制动。由于在对城市轨道交通设计时，出于安全的考虑，电网电压设定了限定值，即最高电压为1800V，这导致列车制动的再生电能并不能完全反馈回电网；这时轨道车辆车载电阻便起到了重要作用，多余的制动电能将通过电阻器转换成热能后，由冷却空气将热量带入大气中。随着列车制动的速度与吨位愈来愈高，地铁制动电阻器的烧损问题也频繁出现，因而对制动电阻的散热性能提出了更高的要求；同时，由于机车总体布置的限制，制动电阻的体积、重量不能任意变动；因此，运用数值模拟的方法对制动电阻器的散热过程进行仿真，并对制动电阻器进行结构优化设计，增强制动电阻的散热能力，对提高机车电阻制动功率有很重要的意义。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种轨道车辆车载制动电阻的仿真设计方法，以解决现有技术中所面临的问题；本专利技术的另一个目的在于提供一种可保证电阻的可靠性和散热效果的车载制动电阻的结构优化方法；本专利技术的第三个目的在于提供一种结构简单、安全可靠、散热性能显著且基于上述方法所形成的车载制动电阻的优化结构。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案: 一种轨道车辆车载制动电阻的仿真设计方法，它包括以下步骤: Si，利用有限元分析软件建立车载制动电阻的流固耦合模型； S2，利用有限元前处理软件对流固耦合模型进行有限元网格划分；S3，利用有限元分析软件设置流固耦合模型的入口边界条件、求解参数和收敛迭代步数； S4，利用有限元分析软件进行仿真数值模拟求解，从而完成车载制动电阻的散热过程的仿真结果。优选地，它还包括在所述步骤SI之前进行的步骤S5，所述步骤S5为:利用三维制图软件根据车载制动电阻的结构尺寸绘制实体模型，并将实体模型导入有限元分析软件中。优选地，在所述步骤S2中，运用有限元前处理软件的拓扑几何映射功能对流固耦合模型进行六面体网格划分。优选地，在所述步骤S3中，所述流固耦合模型的入口边界条件为流体速度或流体流量，所述收敛迭代步数为100。 一种轨道车辆车载制动电阻的结构优化方法，它包括以下步骤: BI，通过改变车载制动电阻的电阻片的材料、排列方式以及改变电阻片表面处理方式，建立不同的车载制动电阻的流固耦合模型； B2、利用上述的仿真设计方法对不同的流固耦合模型进行仿真； B3、对比不同的流固耦合模型的仿真结果，选择最高温度较小的车载制动电阻。 一种轨道车辆车载制动电阻的优化结构，它包括本体，所述本体包括若干排呈顺排或叉排排列的电阻单元，所述电阻单元包括若干个平行分布的电阻组，所述电阻组由若干片呈上下叠置分布的电阻片构成。优选地，所述电阻片的表面上冲压成型有加强筋或切口槽。优选地，所述电阻片的材料为Ni30Cr20镍铬合金。 由于采用了上述方案，本专利技术根据仿真分析，可改变车载制动电阻中的电阻单元排列方式与结构形式，增强流固耦合作用，降低制动电阻最高温度；其中，仿真设计方法对轨道车辆制动电阻的优化设计具有重要的理论依据，对轨道车辆车载制动电阻的研发有积极的现实意义；而通过结构优化方法则可得到车载制动电阻最佳的结构形式；由此形成的电阻具有结构简单、散热效果显著、安全可靠等特点。【附图说明】图1是本专利技术实施例的仿真设计方法的流程图； 图2是本专利技术实施例的结构优化方法的流程图； 图3是本专利技术实施例的车载制动电阻的换热模型示意图； 图4是本专利技术实施例的车载制动电阻的叉排排列方式的示意图； 图5是本专利技术实施例的车载制动电阻的顺排排列方式的示意图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。如图1所示，本实施例的轨道车辆车载制动电阻的仿真设计方法，它包括以下步骤: SI，利用有限元分析软件(如ANSYS)建立车载制动电阻的流固耦合模型； S2，利用有限元前处理软件(如ICEM CFD)对流固耦合模型进行有限元网格划分； S3，利用有限元分析软件设置流固耦合模型的入口边界条件和求解参数； S4，利用有限元分析软件进行仿真数值模拟求解，从而完成车载制动电阻的散热过程的仿真结果。如此，可有效的完成车在制动电阻的仿真设计，为后续的分析提供理论或条件依据。进一步地，它还包括在步骤SI之前进行的步骤S5，步骤S5为:利用三维制图软件(如Proe)根据现有的车载制动电阻的结构尺寸绘制三维实体模型，并将实体模型导入有限元分析软件中，如ANSYS-DesignModeler内，然后运用其Enclosure功能，确定实体模型外围流体区域，从而导出制动电阻的流固耦合模型。在步骤S2中，运用有限元前处理软件的拓扑几何映射功能(所谓拓扑几何映射是指建立几何包围整个模型的模块，对模块进当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
轨道车辆车载制动电阻的仿真设计方法，其特征在于，它包括以下步骤：S1，利用有限元分析软件建立车载制动电阻的流固耦合模型；S2，利用有限元前处理软件对流固耦合模型进行有限元网格划分；S3，利用有限元分析软件设置流固耦合模型的入口边界条件、求解参数和收敛迭代步数；S4，利用有限元分析软件进行仿真数值模拟求解，从而完成车载制动电阻的散热过程的仿真结果。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨俭，李联军，
申请(专利权)人：深圳市富临特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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