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汽车空调风道改进及对乘员热舒适性影响分析

发布时间:2019-05-28 09:32
现在大多数轿车都安装了空调系统,这不仅提高了汽车的舒适性,也提高了汽车的安全性能。设计汽车空调系统时,需要考虑很多因素:乘员舱内乘客头部位置的风速要均匀、平稳,气流流速大致稳定在0.15~0.40m/s之间;对于仪表板处驾驶员侧的风量比重应比副驾驶一侧稍大,大约占总共风量的52%左右;同时 各 个 出 风 口 风 速 差 不 应该超出2m/s的范围,否则就会出现乘员舱内温度场、速度场 分 布 不 均 匀,产 生 旋 涡,不 利 于 乘 员 舱内空气更新。其中,汽车空调的送风风道是汽车空调系统中重要的部件之一,其设计水平直接影响车内气流组织的合理性,从而影响乘员的热舒适性。对空调风道进行风量分析,评价空调系统设计是否合理,对提高乘员的热舒适性具有非常重要的工程意义。
目前,随着计算机和数值技术的快速发展,通过对空调风道中气流的流动进行 CFD 仿真分析,进而对风道系统提出改进措施。利用 CFD方法进行乘员舱热舒适性的研究也较多。2007年,江淮汽车公司的霍长宏、刘江波等[3]用 CFD 方法对某轻卡驾驶室除霜风道出口流量分配进行了分析,同时对风道结构进行了改进。2008年,上海交大的吴金玉、陈江平[4]通过对暖通空调(HVAC)及风道内部场的CFD分析,考察了风道内部结构对风量分配和送风量的影响,并提出了改进方法。文献[5]利用 CFD分析了 HVAC 内气流的流动,并考虑了3种模式:吹面模式、除霜模式、吹脚模式。2010年,江淮汽车公司的陶其铭、许至宝等[6]运用CFD方法对某款汽车空调除霜风道内部流动进行了分析,并对其内部扰流板结构进行了改进设计,使得除霜风道各出风口分风比较为合理。2011年,上海工程技术大学的杨国平等[7]借助 CFD 方法建立了某轿车风道模型,并通过改进中央风道的性能,使各出风口的均匀性得到了提高。但在前人的研究中,对空调风道系统进行改进设计时,大多是对风道系统进行了结构上的改进,而在对乘员舱的热舒适性进行仿真分析时没有把整个空调系统考虑在内。基于此,文中在改进空调风道系统时,通过实验设计DOE(designofexperiment)方法选取40个样本点,建立了三阶响应面模型,然后利用遗传算法对该响应面模型进行优化设计。将空调系统和乘员舱作为一个整体,加入驾驶员模型,综合考虑乘员舱的热舒适性。