空调客车车室流场的数值模拟

论文摘要

随着经济发展和人们生活水平的提高,以及高等级公路网的联网贯通和旅游市场的逐步升温,国民出行对客车舒适性提出了更高的要求。为适应市场需要,各大客车制造厂不断改进设计,努力提高产品乘坐舒适性水平。其中,采用空调系统提高车内环境的舒适气候条件是主要措施之一。而在众多的客车空调制冷设备中,最常用的是顶置式空调结构。本文针对采用顶置式客车空调的车身结构,首先分析讨论了车室内空气品质对人体舒适性的影响,并结合空调客车这样一个特殊的研究对象,确定了影响人体热舒适性的各个因素及评价指标。随后分析了采用顶置式空调设备的客车室内气流组织情况,建立了客车车室内流场的CFD仿真模型,分析了空调工况下客车车室内的空气流场和温度场。用CFD模拟仿真时,采用稳态不可压缩雷诺平均N-S方程,紊流模型选择RNG k -ε模型,并考虑了辐射换热和太阳辐射对车室内的影响。计算结果表明:采用顶置空调的客车,由于结构限制和设计缺陷,其车内温度和气流速度分布不均匀,气流组织也不尽合理。由于车内空气的温度、流速以及相对湿度等因素共同作用的结果,使乘坐在其中的旅客经受着不同的生理及心理感受,处于舒适度极不平衡的状态。最后,针对上述空调结构和设计不足提出了改进措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 空调客车车室气候环境研究状况
• 1.3 本文的研究背景和意义
• 1.4 本文的主要研究内容与技术路线
• 第二章 空调客车车内空气品质
• 2.1 引言
• 2.2 空气品质的概念、产生原因及影响因素
• 2.3 影响人体舒适性的因素及评价指标
• 2.4 本章小结
• 第三章 客车空调的结构型式及车室气流组织
• 3.1 客车空调的结构及布置型式
• 3.2 送、回风口空气流动规律
• 3.3 气流的组织方式
• 第四章 CFD 基础及原理
• 4.1 计算流体动力学概况
• 4.2 CFD 在汽车工程领域的应用
• 4.3 CFD 主要软件
• 4.4 流体动力学控制方程
• 第五章 车室流场的模拟计算
• 5.1 CFD 的求解过程
• 5.2 车室模型的建立
• 5.3 计算域的生成与网格划分
• 5.4 利用 Fluent-3D 求解器进行模拟计算
• 5.5 数值模拟计算结果
• 5.6 现有空调结构的不足和改进方案
• 5.7 方案改进后的结果
• 5.8 两种方案的对比分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢