基于CFD的汽车空调风道设计及其对除霜效率的影响分析

摘要

随着汽车工业的发展和人民生活水平日益的提高，汽车成为了人民生活中一项必不可少的交通工具，人们对汽车的要求又越来越高，汽车空调作为汽车舒适性的一个方面的体现，其发展也是汽车工业发展的一个指标。在寒冷的东北，冬天汽车挡风玻璃除霜不仅关系到汽车的舒适性，还关系到汽车的安全性，所以汽车除霜在舒适性和安全性上是十分重要的。纵观国内外在做空调风道及其除霜研究的过程中，许多公司学者都大量的投入人力物力，通过一个有一个阶段的努力，终于开创出了一种数值模拟的方法，既省时间又节省人力物力，近年来，许多大型的汽车公司都纷纷投入学习和研究。
　　本文就是通过这种数值模拟CFD系列软件之一的FLUENT来进行仿真计算，首先对汽车空调的通风管道的结构做了最基本的优化，得出了比较好的结构和比较均匀的风量均摊比例;其次针对汽车前挡风玻璃除霜模式的模拟，建立了简化的除霜模型并对其进行数值模拟分析。
　　前半部分主要是对汽车的通风管道进行结构上的分析，利用FLUENT软件进行风道进行模拟，对比下结构上的差异，最终选择了反拱形的风道结构，并将风量分配率控制在中间通风口为35.3846％，两侧的分口为14.6154％，使得吹风口的分配比相对来说比较均匀，舒适性比较高。
　　后半部分着重在于研究影响汽车前挡风玻璃的除霜性能的因素，本文通过引入冲击射流和固、液相变理论:冲击射流是汽车空调吹风入口的空气射出的模式，对于流体和流体与固体表面间传热具有较大的影响，通过对固液相变理论的理解与应用结合FLUENT软件来研究霜层在空气的冲击下随时间的变化。对于影响除霜性能的因素，本文提出了开口数目、入口速度、碰撞角、平面角四个比较重要的参数，通过模拟得出了最理想的除霜工况。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 国内外汽车除霜的研究现状

1．3 本文主要研究的内容及工作

第2章 汽车通风与风道设计理论及方法分析

2．1 汽车内部空间气流组织方式

2．1．1 送风口处的空气流动规律

2．1．2 回风口处空气流动的规律

2．2 气流组织的一般方式

2．2．1 送风口的形式

2．2．2 回风口的形式

2．2．3 车内的气流组织

2．3 风道系统设计

2．3．1 风道设计需考虑的因素

2．3．2 风道的阻力计算方法

2．4 风道系统的数值模拟及其选择

第3章 除霜过程理论及方法分析

3．1 冲击射流原理

3．2 固、液相变原理

3．2．1 相变简介

3．2．2 固、液相变的理论及方程

3．2 除霜基本法规

第4章 除霜数值方法及模型建立

4．1 CFD软件技术概述

4．2 数值方法的理论基础

4．2．1 流体力学基础

4．2．2 热力学基础

4．3 模型的建立与分析

4．2．1 模型的简化

4．2．2 模型的参数

4．2．2 数值模拟步骤

第5章 射流参数选择对除霜效率影响及分析

5．1 射流入口开口数对车内流场及除霜效果的影响

5．1．1 开口数目对速度场的影响

5．1．2 开口数目对温度场的影响

5．1．3 开口数目对除霜的影响

5．2 入口速度对车内流场及除霜效果的影响

5．2．1 入口速度对速度场的影响

5．2．2 入口速度对温度场的影响

5．2．3 入口速度对除霜的影响

5．3 碰撞角φ对车内流场及除霜效果的影响

5．3．1 碰撞角对速度场的影响

5．3．2 碰撞角对温度场的影响

5．3．3 碰撞角对除霜的影响

5．4 平面角β对车内流场及除霜效果的影响

5．4．1 平面角对速度场的影响

5．4．2 平面角对温度场的影响

5．4．3 平面角对除霜的影响

第6章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢