轿车内毛细管辐射供暖系统热环境模拟及热舒适性分析

摘要

人们乘坐汽车的时间越来越长导致乘员舱舒适性在汽车各大性能中备受关注，仅使车室内温度符合规定已不能满足人们越来越苛刻的热舒适性要求，以对流换热为主的汽车空调供暖系统易造成车内供热不足的现象，更使得冬季乘员舱热舒适性不容乐观。此外，过高的汽车拥有量、高温尾气的排放更加剧了能源消耗及环境污染。相应的，主要以热辐射来传递热量的辐射供暖装置以其高热舒适性、节能效果显著、设备简单及无污染的特点在建筑室内得到了广泛的应用。为提高汽车节能及乘员舱供暖热舒适性，本文尝试将辐射供暖应用于轿车，对该供暖装置下乘员舱热环境以及汽车空调供暖乘员舱热环境进行研究，并分别对两种热环境作出热舒适性评价。
　　本文首先针对一款简化的乘员舱结构模型，利用传热学原理分析乘员舱传热机理并计算相应工况下冬季乘员舱热负荷值。利用稳态传热方法，将车体的导热、车体壁面与空气的对流换热考虑在内，获得车体各部位的传热系数，根据能量守恒获得乘员舱热负荷，并分析外界温度、车速、隔热层、玻璃和气隙对乘员舱热负荷的影响。
　　在计算所得车体传热系数及热负荷的基础上，提出一种车内毛细管辐射供暖系统，用计算流体力学方法分多种工况模拟计算乘员舱内流场的各物理参数分布值。综合考虑了车体的传热、车内壁面的辐射、人体热调节模型等对乘员舱流场的影响，用SC/Tetra计算流体力学软件进行网格的划分、各类边界条件的设定、流场的计算，获得温度场、速度场及相对湿度的分布。在模拟结果的基础上，通过理论分析、数据统计、评价指标等工具完成乘员舱热环境的分析及热舒适性的评价。
　　通过研究本文获得了车内辐射供暖下符合人体热舒适要求的辐射板表面温度，空调对流供暖下符合要求的进风温度值及速度值，为提高乘员舱热舒适性提供依据，为辐射供暖技术在轿车上的正确应用及推广奠定基础。

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第一章 绪 论

1.1课题研究来源、背景及意义

1.2 文献综述

1.3 本文研究内容及方法

第二章 冬季轿车乘员舱热负荷计算

2.1 乘员舱热负荷组成

2.2 车体围护结构散热计算

2.3发动机产热量计算

2.4人体产热量计算

2.5电气设备产热量

2.6冷空气渗透耗热量计算

2.7 轿车乘员舱热负荷影响因素分析

2.8 本章小结

第三章 轿车乘员舱热环境数值模拟

3.1 车内毛细管辐射供暖系统

3.2 计算流体力学概述

3.3 人体热调节模型

3.4 乘员舱几何模型和网格模型的建立

3.5 边界条件

3.6 数值计算

3.7模拟结果与分析

3.8 本章小结

第四章 轿车乘员舱热舒适性评价

4.1 乘员舱辐射供暖热舒适性

4.2 不同辐射板表面温度下乘员舱热舒适性分析

4.3 对流供暖乘员舱热舒适性分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

致谢