Dissertação

{pt_PT=Estudo da Ventilação e Ar Condicionado no Interior de um Veículo Ferroviário de Alta-Velocidade} {} EVALUATED

{pt=O paradigma ferroviário é o de veículos de grande capacidade (300-1000 passageiros) e frequência correspondentemente pequena. Esta dissertação aborda o condicionamento de ar numa nova frota destinada a operar com muito mais frequência (10 a 20 vezes mais) e com número de passageiros correspondentemente menor. Os desafios são dimensionar o sistema AVAC, acautelando o caudal de ar necessário e insuflação de modo a não ser incómodo para os passageiros; ter um baixo consumo eléctrico e controlar a pressão interior durante toda a viagem. Para tal, a recuperação de calor das condutas de escape revelou-se vantajoso em cerca de 35% de poupança de energia eléctrica para o arrefecimento e 42% para aquecimento, nas condições de operação extremas. A admissão de ar é feita tomando partido da pressão dinâmica do escoamento para poupar energia nos ventiladores. As simulações CFD serviram para optimizar o escoamento no interior do habitáculo. O melhor resultado foi obtido utilizando um deflector na grelha de insuflação com alguns frisos no tecto do habitáculo de passageiros. As soluções foram validadas experimentalmente num modelo reduzido com número de Reynolds praticamente igual. Os campos de velocidades foram medidos em vários planos com PIV. O ensaio experimental apresentou resultados concordantes com o das simulações para as disposições de insuflação e extracção consideradas., en=The railway paradigm is one of large capacity vehicles (300-1000 passengers) and correspondingly low frequency. This dissertation deals with air conditioning in a new fleet intended to operate much more frequently (10 to 20 times more) and with correspondingly lower passenger numbers. The challenges are to design the HVAC system, taking care of the necessary airflow and insufflation so as not to be a nuisance to passengers; to have a low electrical consumption and to control the interior pressure during the whole trip. To achieve this, heat recovery from exhaust ducts has proved advantageous in about 35% electrical energy savings for cooling and 42% for heating under extreme operating conditions. The air intake is done taking advantage of the dynamic flow pressure to save energy in the ventilators. CFD simulations were used to optimise the flow inside the cabin. The best result was obtained by using a deflector on the insufflation grille with some ribs on the ceiling. The solutions were experimentally validated on a reduced model with practically the same Reynolds number. The velocity fields were measured in several planes with PIV. The experimental tests showed results concordant with the simulations for the insufflation and extraction arrangements considered.}
{pt=ar-condicionado, comboio, alta-velocidade, CFD, STAR-CCM+, PIV, en=air conditioning, train, high-speed, CFD, STAR-CCM+, PIV}

Outubro 26, 2020, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

José Maria Campos da Silva André

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar