涂装生产线是整个大型车辆生产流程中技术含量高、工艺流程最长、能源消耗最高的环节。因此,节能降耗、降低环境污染、提高涂漆质量、降低运行成本,是涂装生产线研究的重要方向。烘干室消耗的能源占涂装生产线的能耗比例较大,因此烘干室的节能降耗成为研究的重中之重。某机车厂列车的油漆烘干室采取粗放式的管理方式,能耗较高,需要改善能源结构以求达到节能降耗的目的。本文结合该机车厂的实际生产流程,采用CFD数值模拟的方法,用Fluent和MATLAB软件模拟车体的加热和传质过程,研究了烘干室的能耗及运行成本,分析了车体表面油漆的干燥特性,得出了符合生产工艺、评价指标的最优工况。主要研究内容以及成果如下:(1)建立烘干室内列车加热、油漆溶剂挥发的传热传质的物理和数学模型,并验证模型的准确性;根据实际情况,确定烘干室的边界条件,对烘干室内的流场和温度场进行模拟分析,确定了烘干室内部的空气温度、速度特性;设置监测点以及监测面,计算车身各处的传热和油漆传质的情况,给出了列车不同位置和整体的加热和传质曲线。烘干室内部加热流场中,车体左右两侧被进风口的热风直接冲击,该处空气温度最高,其次是烘干室车体侧面空间,而车体顶部以及车身内部空气温度较低;烘干室内空气流速同样也是车身侧面被气流直接冲击处流速较高,其余部分空气流速较低;传质模型决定车身表面涂层的传质速率取决于油漆温度、空气流速、以及空气温度几个影响因素。综上所述,通过监测点得到以上数据后用MATLAB软件内的传质模型计算车身各点传质速率。其中,车体加热和油漆干燥速度为:车体侧面>车体下方斜面>车体上方斜面>车体顶部。(2)以空气温度、入口空气流速和相对湿度为影响因素,以车体的加热时间、传质时间、烘干室运行成本、针孔密度为评价指标,设计正交实验表安排模拟实验。然后对几个评价指标进行极差分析。得出结论:影响车体加热时间的因素:温度>入口流速>相对湿度;影响车体传质时间的因素:流速>入口温度>相对湿度;对于上述两种评价指标,最优解均为338K-3m/s-80%;烘干室的运行成本分析中,提升空气流速所造成的电耗增加带来成本增加,大于提升空气温度所造成的热耗的增加而带来的成本增加,最低的运行成本工况为368K-1m/s,最低成本比正交实验中最高成本每个烘干流程节约2.984元;油漆的针孔密度随着空气温度的提升会显著增加3—5倍,而湿度与空气流速对这一指标影响较小,因此降低入口空气温度能够降低油漆加热的温度梯度,从而有效减少针孔密度,提高油漆成膜质量。