轿车空调风口布置分析与优化

摘要

随着汽车工业的迅速发展，对汽车室内热舒适性的研究日益得到重视。近年来，许多研究者运用计算流体力学方法对汽车平稳行驶中室内温度场和气流组织进行研究。但对启动中车室温度的变化情况以及空调风向与温度变化速率关系的研究有待深入。我国北方冬季与夏季，室外温度对车室热舒适性影响较大。北方冬季，对于停放在户外的汽车车室温度会下降到零度以下。同时夏日停放在户外的车辆，乘员舱温度会迅速飙升到50℃以上，这给乘车出行的人们带来许多不便。这使得运用计算流体力学与优化算法的方法研究车室温度变化速率有较大必要性。
　　本文针对夏季轿车空调对车室降温过程与冬季轿车空调对车室升温过程分别进行研究。对于夏季轿车空调对车室的降温过程，主要运用计算流体力学软件FLUENT，采用压力基耦合求解器， RNG两方程模型作为三维湍流模型。然后建立集成优化算法、近似模型以及数值仿真三部分的工作流程。运用数值仿真训练近似模型，采用径向基函数神经网络近似模型代替费时的仿真计算.选用多岛遗传算法优化进风方向。针对冬季乘员舱在驻停轿车启动升温过程中非定常温度场的仿真计算，运用计算流体力学软件 FLUENT，采用 PBCS算法， RNG两方程模型作为三维湍流模型,在原有的空调风口布置下，分析乘员舱升温过程的数值仿真结果，以此改进空调风口布置。
　　结果表明，在研究夏季空调降温过程中，运用优化技术实现自动迭代仿真流程，自动寻找到最佳风向，通过对比优化前后的车室温度云图和热流量计算值，其降温区域面积大于无优化风向的降温区域，且热流量值也显著提高。在研究冬季空调升温过程中，通过改进的空调风口布置，有效改善前排乘员温度过低以及后排温度场分布不均匀的状况。

目录

第1章 绪论

1.1课题的研究背景与意义

1.2国内外研究现状与进展

1.3课题的主要研究内容与方法

第2章 轿车风口布置与优化的理论基础

2.1空气流动特性的理论基础

2.2计算流体力学控制方程

2.3湍流模型

2.4试验设计

2.5近似模型

2.6优化算法

2.7人体热舒适性

2.8相关软件介绍

2.9小结

第3章 轿车室内空调降温过程仿真模型建立

3.1几何模型

3.2网格划分

3.3设定湍流模型

3.4边界条件参数设置

3.5求解器设置

3.6试验验证

3.7小结

第4章 车室降温速率的优化计算

4.1优化平台与仿真软件集成

4.2优化流程设计

4.3试验设计(DOE)过程

4.4近似模型的选择与搭建

4.5优化过程

4.6小结

第5章 车内空调采暖温变特性与风口布置的数值仿真研究

5.1物理模型与网格划分

5.2边界条件和数值计算方法

5.3仿真分析

5.4风口布置改进方案及仿真分析

5.5小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2后期工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果