轿车乘员舱内热环境及人体热舒适性的模拟研究

摘要

随着社会的发展，人们的生活质量逐渐提高，汽车越来越遍及，汽车已变成人们广泛选择的交通工具，乘坐和驾驶汽车已经成为我们日常生活和工作中必要的部分，人们在汽车内部的时间也越来越多。相关研究表明，人的一生有接近7%的时间是在各类的交通工具上度过的，而在交通工具上度过的时间当中，占用时间最长的是汽车。因此，人们对汽车内部的环境也更加重视，用户对汽车的安全性和乘员舱内热舒适性的要求也越来越严格。良好的汽车空调系统不仅有助于提高人们出行的舒适性和愉悦性，对于车辆的安全性也有很大的提高。因此对于客运汽车内相关的人员舒适性、空气品质研究从未停止。 本文首先介绍了乘员舱内热环境研究的理论基础和研究现状，在考虑太阳辐射的情况下，建立了初步的乘员舱三维模型，结合编译人体热边界条件的UDF，并将第三类边界条件的模拟结果与现在常用边界条件下的模拟结果做比较，认为第三类边界条件更加简便更加接近真实情况，并设置相关的汽车边界条件，利用流体仿真软件Fluent，模拟和提取了不同工况下乘员舱内不同截面的温度场和速度场的分布图，分析比较了不同送风温度、送风速度、送风角度和送回风口布置对乘员舱的温度场及速度场的影响，同时结合PMV-PPD及吹风感评价指标，将这一指标编译成UDF，分析送风参数对乘员舱及乘员热舒适性的影响；其次基于人体散热和散湿的关系，编译了人体散湿的UDF，分析了人体表面和乘员舱内不同截面相对湿度的分布，这一方法为后续的研究提供和介绍了人体散湿的模拟思路；最后建立了初步的人体热调节模型，通过将模拟结果与文献研究结果相比较，得出此调节模型能够很好预测人体在热环境下温度的变化趋势，这一研究结果，有效的解决了对计算机硬件要求较高的复杂的人体热边界条件，极大的便利了研究者的研究。 本文的这些基础研究结果，改善了目前研究中存在的一些情况，简化了人体模拟的过程，有利于在后续轿车的设计过程中更加真实的模拟人体及乘员舱的热舒适性情况，丰富了现有的研究成果，具有较好的理论和工程应用价值。

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