空调轿车室内气流分布特性及空气品质研究

论文摘要

汽车已经不再是人们生活中的奢侈品,大部分人都依赖汽车作为代步工具,人们对汽车室内热环境舒适性也更加重视起来,车内热环境舒适性通过车室内的气流组织和空气品质的形式表现出来,具体到车室内空气的速度场、温度场如何分布,车室内CO2、甲苯等污染物浓度如何。本文以空调轿车室内的空气为研究对象,利用数值模拟的方法简单直观的表达车室内的空气流动状态,首先明确数值模拟理论,对照实体轿车作一定简化后用catia软件建立物理模型,并导入gambit软件,采用分块网格法划分网格,在fluent软件平台上,依据一般送风射流理论校对数值模拟的可靠性,对各种不同环境参数和送风参数下的车室内温度场和速度场进行定性定量模拟分析,揭示不同参数下车室内流场的变化规律。结果分析表明人体散热影响不容忽视,太阳辐射对车室内热环境影响较大,固壁辐射在自然对流区域有一定影响力,送风速度和送风温度的大小变化都影响着室内的温控效果,送风角度的变化对车室内气流流谱型式改变最大,轿车回风口的布置能够明显的影响组织气流的分布特性。对影响轿车室内的空气品质的各项因素,气流速度、空气温度、湿度、各种无机物以及有机物污染物等进行轿车室内空气品质体系的综合评价,采用一般用于产品质量评价的可拓评价法,计算得出的车室内空气品质关联度结果很好的表达了所测轿车室内的空气品质等级。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 国内外汽车室内流场研究现状
• 1.3 CFD应用软件
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第2章 空调轿车室内空气湍流流动数值方法与传热特征研究
• 2.1 湍流流动模拟
• 2.1.1 湍流现象
• 2.1.2 基本控制方程
• 2.1.3 湍流模型
• 2.1.4 近壁面的壁面函数
• 2.2 轿车车室传热特征
• 2.2.1 轿车室内空气流动的特点
• 2.2.2 轿车车室热平衡模型
• 2.2.3 车身壁面传热量
• 2.2.4 车窗玻璃的传热量
• 2.2.5 乘员舱人体散热量
• 2.2.6 发动机室的传热量
• 2.3 辐射模型
• 2.3.1 辐射概念
• 2.3.2 辐射模型
• 2.3.3 太阳辐射模型
• 第3章 空调轿车室内流场的物理模型及数值方法
• 3.1 空调轿车乘员舱物理模型的建立及其简化
• 3.2 网格划分
• 3.3 边界条件及控制参数设置
• 3.3.1 入口边界条件
• 3.3.2 出口边界条件
• 3.3.3 固体壁面边界条件
• 3.3.4 人体热边界条件
• 3.3.5 求解参数设置及收敛原则
• 第4章 空调轿车内流场数值模拟计算结果及分析
• 4.1 空调轿车室内空气参数的确定
• 4.2 理论计算与数值计算比较
• 4.3 人体散热、辐射热对轿车车室内流场的影响
• 4.3.1 人体散热对轿车室内速度场和温度场的影响
• 4.3.2 太阳辐射对轿车车室内速度场和温度场的影响
• 4.3.3 固壁辐射对车内速度场和温度场的影响
• 4.4 送风参数、风口布置对轿车室内流场和温度场的影响
• 4.4.1 送风参数对轿车室内流场和温度场的影响
• 4.4.2 回风口布置方式对轿车室内流场和温度场的影响
• 第5章 空调轿车室内空气品质的可拓评价
• 5.1 可拓方法
• 5.2 可拓评价的步骤
• 5.2.1 确定经典域与节域
• 5.2.2 确定待评物元
• 5.2.3 确定待评空气品质关于各等级的关联度
• 5.2.4 空气品质等级的评定
• 5.3 轿车室内空气品质的可拓评定
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果