仿真APP应用案例——轨道交通牵引机箱冷却散热仿真

在轨道交通领域，牵引机箱是列车动力系统的核心部件之一，其作用犹如列车的 “心脏起搏器”，掌控着列车的牵引、制动等关键运行功能。牵引机箱内部集成了众多复杂且精密的电子元件与电气设备，如 IGBT 控制芯片、电抗器、各类传感器以及大量的电路板等。这些部件协同工作，实现对列车电机的精确控制，确保列车能够按照预定的速度和工况稳定运行。

然而，在牵引机箱高效工作的同时，发热问题也随之而来。其发热的原因主要有以下几个方面。首先，IGBT 控制芯片在进行电力转换和控制时，会因自身的电阻特性而产生焦耳热，大量的电能在转换过程中以热能的形式散失。其次，电抗器在交流电的作用下，由于铁芯的磁滞损耗和绕组的铜损，也会产生相当可观的热量。再者，机箱内部众多电子元件密集排列，热量难以迅速散发，导致局部温度升高。另外，列车运行过程中，牵引机箱长时间持续工作，热量不断积累，进一步加剧了发热问题。

发热对于牵引机箱的危害不容小觑。过高的温度会使电子元件的性能下降，例如 IGBT 控制芯片的开关速度会变慢，导致控制精度降低，影响列车的运行稳定性和舒适性。持续的高温还会加速电子元件的老化，缩短其使用寿命，增加设备的维护成本和故障率。严重时，过热甚至可能引发电子元件的烧毁，造成列车故障，影响正常的运营秩序，给乘客带来不便，甚至可能引发安全事故。

为了解决牵引机箱的发热问题，进行精准的散热分析至关重要。

牵引机箱冷却散热仿真分析APP封装了强制风冷冷却参数、部件接触热阻参数、热损耗材料物性参数以及IGBT控制芯片与电抗器等部件的热损耗参数，可快速计算风冷条件、固体材料特性及热损耗分布等改变的情况下对牵引控制机箱内部各部件换热温度及冷却通道流场的影响。

工程师可以借助该 APP 可查看固体部件表面温度及热通量云图、流场中矢量及速度云图等工程中所需的计算结果。通过这些工程中所需的计算结果，工程师可以对牵引机箱的冷却散热系统进行优化设计，提高散热效率，降低部件温度，保障列车的安全稳定运行。

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