轨道车辆电取暖器的设计不仅是结构材料的设计,还涉及到空气动力学和传热学的理论。因技术水平限制,成本投入的缺乏,很少有企业会去进行基础原理的研究,更别说是投入资金时间研究各种结构材料等参数变化对电取暖器性能的影响。大部分还是依靠经验积累。在进行方案设计时,需要生产样机来验证设计是否可行,根据试验所获得数据再去修正设计。成熟产品有经验数据可以借鉴,但在新产品开发时,这种方法对产品的设计则具有一定盲目性,往往需要花费大量时间和材料去试验。往往在产品设计和实验的过程需要多次反复才能满足设计期望,造成产品研发周期的延长和成本的增加。结合计算流体动力学和传热学的基本理论,可以提高分析产品各点温度及分布情况的准确性。但这些理论过于综合,一般的产品设计工程师并不具备这样的分析能力。针对该情况,采用易操作分析功能完善的计算机软件为分析工具,应用数值计算方法,对轨道交通车辆电取暖器进行研究变得很有必要。通过分析电取暖器的热场,探寻电取暖器换热因素对其温度的影响,对分析模型进行优化设计。研究内容如下:(1)根据轨道交通车辆电取暖器现行结构和工作原理,对其内部热量传递的方式进行分析,汇集了常用传热模式的解析计算方法,对在电取暖器传热过程采用数值计算方法进行了应用研究。(2)建立自然对流式电取暖器的热场分析计算模型,通过仿真计算,获得外壳及电热元件的温度值,并与实验所得数据进行对比,验证仿真计算的可行性。(3)建立强制对流式电取暖器的热场分析计算模型,在恒定风量下,计算获得外壳及电热元件的温度值,通过与实验所得数据对比,验证仿真计算方法的可行性。(4)利用传热学理论分析,分析电取暖器换热影响因素,尤其是影响换热及改变外壳或电热元件温度的因素。提出改进方案的方向。(5)根据目前轨道车辆电取暖器的设计需求,针对自然对流板式电取暖器及强制对流板式电取暖器,研究了功率对电取暖器温度的影响,提出了优化设计方法。这为设计人员进行电取暖器设计提供一些思路,确定了后续的研究方向。