汽车乘员舱热舒适性研究与改进

论文摘要

随着我国经济的发展，汽车逐渐进入普通大众的生活。人们对汽车舒适性要求逐渐提高，汽车舒适性中的乘员热舒适性也受到日益关注。汽车乘员舱内部空间狭小、封闭，当驾驶员长时间处于舒适性欠佳的汽车乘员舱中，很容易造成驾驶人员精神恍惚，心情烦躁，注意力不集中等问题，给各种交通事故埋下了隐患。乘员热舒适性不仅关系到安全性，也关系到燃油经济性。因此，汽车乘员舱热舒适性研究越来越受到消费者和汽车公司的重视。热舒适性试验和计算机数值模拟是目前研究汽车乘员舱热舒适性的主要方法。随着计算机技术的发展和试验成本控制等因素的考虑，计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics，简称CFD)方法在汽车开发过程中运用越来越广。本文采用CFD方法对乘员热舒适性进行了研究，计算结果对于乘员舱气流组织和空调系统设计与开发具有一定的指导意义。本文研究内容如下：首先，在汽车乘员舱三维CAD模型上添加人体模型，建立计算网格模型，考虑太阳辐射模型和热辐射模型，运用CFD软件Fluent进行计算。以我国某南方城市夏季为例，对不同时刻不同方位下的乘员热舒适性进行计算，得出了人体16个部位的等效温度，为后续的改进提供了依据。然后，在上述研究的基础上对空调管道系统进行改进，根据离心通风机的出风效果对各管道压力场和流场的影响进行分析，指出设计中存在的不足，并提出改进方案，使管道中的流场更加顺畅，阻力更小，送风量更大。最后，对汽车车窗玻璃光学特性和乘员舱气流组织进行改进，在保证空调制冷量和风量不变的前提下，得到最优的乘员热舒适性，为乘员舱气流组织设计提供指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 热舒适性概述
• 1.3 国内外研究历史与现状
• 1.3.1 国外研究历史与现状
• 1.3.2 国内研究历史与现状
• 1.4 本文的研究方法和主要内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 计算流体动力学与传热学基本理论
• 2.1 基本方程组
• 2.2 数值计算方法
• 2.2.1 离散方法
• 2.2.2 离散格式
• 2.3 数值计算求解技术
• 2.3.1 分离求解方法
• 2.3.2 耦合求解方法
• 2.4 流体物理模型
• 2.4.1 基本流动模型
• 2.4.2 湍流模型
• 2.5 热交换模型
• 2.5.1 热传导
• 2.5.2 对流换热
• 2.5.3 辐射换热
• 2.6 计算流体动力学在乘员热舒适性上的应用
• 2.7 本章小结
• 第3章 汽车乘员舱热舒适性数值模拟分析
• 3.1 汽车乘员舱热舒适性数值计算
• 3.1.1 乘员热舒适性数值计算流程
• 3.1.2 三维实体模型及网格划分
• 3.1.3 运行环境及边界条件设置
• 3.1.4 计算结果分析
• 3.2 乘员热舒适性评价
• 3.3 本章小结
• 第4章 空调管道对乘员热舒适性的影响分析与改进
• 4.1 空调管道系统概述
• 4.2 空调管道模型分析与优化
• 4.2.1 空调管道模型建立与网格划分
• 4.2.2 运行环境及边界条件设置
• 4.2.3 空调管道内流场分析
• 4.2.4 空调管道改进方案设计
• 4.2.5 空调管道改进后数值模拟结果
• 4.3 空调管道改进后对乘员热舒适性的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 汽车乘员舱热舒适性改进
• 5.1 隔热玻璃
• 5.1.1 运行环境及边界条件设定
• 5.1.2 计算结果分析
• 5.2 乘员舱回风口布置改进
• 5.2.1 计算模型建立
• 5.2.2 计算结果分析
• 5.3 多温区独立控制系统
• 5.3.1 计算模型建立
• 5.3.2 运行环境及边界条件设定
• 5.3.3 计算结果分析
• 5.4 综合改进方案
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）