基于CFD技術(shù)的微型客車空調(diào)流場分析與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、汽車空調(diào)作為現(xiàn)代化汽車結(jié)構(gòu)中主要系統(tǒng)之一，影響著乘員艙熱舒適性和風擋玻璃除霜性能，從而直接影響駕駛安全性?？照{(diào)系統(tǒng)提供的氣流在乘員艙內(nèi)的分布和氣流的溫度決定了夏季降溫效果和冬季除霜性能，汽車空調(diào)流場特性的分析與優(yōu)化已經(jīng)成為了汽車開發(fā)過程中的重要環(huán)節(jié)。
　　本文立足于某汽車設(shè)計公司開發(fā)一款新車的實際需求，以處于開發(fā)初期的微型客車為研究對象，主要進行微型客車空調(diào)流場特性研究，具體包括乘員艙內(nèi)熱舒適性研究和前擋風玻璃上霜層融化特性研究兩

2、個方面。
　　在微型客車的乘員艙熱舒適性方面，使用CATIA三維設(shè)計軟件建立微型客車幾何模型，使用網(wǎng)格劃分軟件HYPERMESH建立網(wǎng)格模型，使用CFD軟件FLUENT進行風管通風性能和乘員艙熱舒適性能的數(shù)值模擬。根據(jù)風管表面的壓力云圖、風管內(nèi)流線圖和各出風口風量配比提出風管結(jié)構(gòu)的修改意見，結(jié)果表明修改后模型各出風口風量的分配達到技術(shù)標準，氣流組織更加通暢，壓力損失得到減小。通過駕駛員表面和乘員艙縱切面的速度云圖以及溫度云圖探究乘

3、員艙內(nèi)速度場和溫度場的分布規(guī)律，然后以送風溫度和送風量作為設(shè)計變量使用正交試驗法探究兩個變量對室內(nèi)溫度場分布和速度場分布的影響，結(jié)合熱舒適性要求和經(jīng)濟性要求給出兩個送風參數(shù)的推薦值。
　　在汽車前擋風玻璃除霜性能分析與優(yōu)化方面，分析得出影響微型客車除霜性能的主要參數(shù)，具體包括送風參數(shù)和幾何參數(shù)兩大類。對于送風參數(shù)，首先通過FLUENT軟件對處于基準工況下的除霜模型進行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)模擬，其次研究送風參數(shù)的改變對玻璃面上的溫度場分布、速

4、度場分布、特征點的溫變特性和霜層平均液相率的影響，最后結(jié)合經(jīng)濟性要求和國家標準給出送風參數(shù)的推薦值。對于幾何參數(shù)，本文采用基于響應面模型的優(yōu)化設(shè)計方法，首先以幾何參數(shù)為設(shè)計變量，使用拉丁超立方試驗設(shè)計方法進行試驗設(shè)計，其次以A區(qū)、A區(qū)和B區(qū)內(nèi)的霜層在瞬態(tài)分析中前20分鐘內(nèi)的平均液相率為目標函數(shù)，數(shù)值模擬出各組設(shè)計變量對應的目標函數(shù)值，根據(jù)試驗設(shè)計矩陣和仿真結(jié)果建立響應面模型并檢驗其精度，最后通過多島遺傳算法對各個設(shè)計變量進行優(yōu)化設(shè)計并得