轿车车室内空气流场和温度场数值分析

论文摘要

狭窄车室内的热环境对乘客的乘坐舒适性和乘员身体、身心健康有重要影响,这种影响通过车室内的气流组织表现出来,也就是车室内温度场和速度场。车室内热环境的调节主要靠车内空调系统,数值模拟是研究空调车室内气流组织特性的一种直观而有效的方法。本课题中,首先介绍了车室内流场的国内外研究现状、数值模拟理论及网格划分方法,为后面的建模、网格划分及数值分析奠定了基础。然后利用GAMBIT软件建立各种方案的车室内三维模型并对其划分网格,再用CFD软件FLUENT对多种工况进行数值模拟。最后根据计算结果,分析了空调送风口的不同送风速度、送风温度和送风角度对车室内速度场和温度场的影响,并进一步讨论了考虑座椅空隙及车门缝隙时的车室内的流场特性。结论表明：增大送风速度,车室内气流温度会下降,气流速度会增大；提高送风温度,车室内气流温度会普遍升高,但送风温度对车室内速度场的影响很小；适当的改变中间送风口的送风速度和送风温度,对后排乘客的热舒适性的改善有很大帮助；送风角度对车室内流场和温度场有很大的影响,送风角度在30°和45°时,车室内速度场和温度场分布要好于水平送风时的情况；适当的增大座椅与车厢壁面间的距离可以使后排空间的温度场和速度场分布更合理；车门缝隙对车室内温度场和速度场的影响不可忽略,汽车在行驶时由于车体密闭不严而导致空气由车体外进入车内,在计算空调冷负荷时,必须对此部分风量加以考虑,否则会降低空调的制冷效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究和发展现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 汽车内流场数值模拟的计算方法和数学模型理论
• 2.1 汽车内流场数值模拟方法简介
• 2.2 汽车内流场数学模型
• 2.2.1 基本控制方程
• 2.2.2 湍流模型
• 2.2.3 壁面函数
• 2.3 数值计算网格的划分
• 2.4 汽车内流场的数值计算流程
• 2.5 本章小结
• 3 车室内模型的建立与分析
• 3.1 车室内基本模型方案
• 3.1.1 三维模型
• 3.1.2 计算域的确定及网格划分
• 3.1.3 边界条件
• 3.2 考虑座椅与车厢壁面距离时车室内模型方案
• 3.2.1 三维模型
• 3.2.2 计算域的确定及网格划分
• 3.2.3 边界条件
• 3.3 考虑车门缝隙时车室内模型方案
• 3.3.1 计算域的确定及网格划分
• 3.3.2 边界条件
• 3.4 空调车室内空气参数的确定
• 3.5 本章小结
• 4 计算结果与分析
• 4.1 送风速度的影响
• 4.1.1 送风速度对速度场的影响
• 4.1.2 送风速度对温度场的影响
• 4.2 送风温度的影响
• 4.2.1 送风温度对速度场的影响
• 4.2.2 送风温度对温度场的影响
• 4.3 送风角度的影响
• 4.3.1 送风角度对速度场的影响
• 4.3.2 送风角度对温度场的影响
• 4.4 座椅空隙的影响
• 4.4.1 座椅空隙对速度场的影响
• 4.4.2 座椅空隙对温度场的影响
• 4.5 车门缝隙的影响
• 4.5.1 车门缝隙对速度场及温度场的影响
• 4.5.2 气流组织的改进
• 4.6 本章小结
• 5 结论
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢