汽車空調(diào)系統(tǒng)仿真優(yōu)化及舒適性研究.pdf

1、在現(xiàn)階段的研究中，對空調(diào)系統(tǒng)及其舒適性的研究大多基于試驗(yàn)的方法，但成本較高，且存在諸多不確定性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)具有的成本低、研發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)使其得到越來越廣泛的應(yīng)用。本文以某9m客車為研究對象，利用仿真技術(shù)對空調(diào)系統(tǒng)及部件、乘員艙內(nèi)流動(dòng)與傳熱進(jìn)行了計(jì)算分析，并提出了一種用于舒適性評價(jià)的方法。
　　在空調(diào)制冷循環(huán)理論基礎(chǔ)上，基于KULI軟件搭建了空調(diào)系統(tǒng)一維仿真模型，并根據(jù)行駛工況設(shè)定運(yùn)行條件進(jìn)行仿真計(jì)算。仿真值與試

2、驗(yàn)值對比表明，誤差在可接受范圍內(nèi)，該模型可用來模擬車輛空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。
　　在空調(diào)系統(tǒng)中，介質(zhì)的換熱是以制冷劑相變的形式進(jìn)行的，利用試驗(yàn)的手段無法觀察到介質(zhì)微觀的流動(dòng)狀態(tài)，且仿真模擬的結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果差距明顯，運(yùn)用CFD手段則可提供解決辦法。本文以膨脹閥和蒸發(fā)器三維造型為基礎(chǔ)，運(yùn)用FLUENT軟件模擬介質(zhì)的三維相變過程。首先，以流動(dòng)傳熱基本方程組為基礎(chǔ)，采用RNG k-ε湍流模型和Mixture多相流模型，并建立了以溫度為變量的R1

3、34a制冷劑各項(xiàng)熱力性質(zhì)多項(xiàng)式。然后，基于相變原理編寫UDF，計(jì)算分析膨脹閥和蒸發(fā)器的工質(zhì)流速、溫度等結(jié)果，并用三維計(jì)算得到的換熱系數(shù)修正一維模型，改進(jìn)模型后再次進(jìn)行仿真。結(jié)果顯示，仿真值與試驗(yàn)值的誤差明顯減小，證明運(yùn)用三維仿真對一維模型進(jìn)行修正可顯著提高一維仿真的精度，具有一定實(shí)際意義。
　　在此基礎(chǔ)上，以一維模型結(jié)果作為邊界條件，對客車艙內(nèi)流場進(jìn)行仿真計(jì)算。為更直觀地觀察艙內(nèi)環(huán)境對人體的影響，在三維造型中加入假人模型來模擬乘客

4、。模擬的結(jié)果顯示，由于送風(fēng)口的數(shù)目較少且口徑較小，送風(fēng)口出口風(fēng)速較高，人體體表風(fēng)速較高，而局部溫度過低。在對風(fēng)道結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)后，再次進(jìn)行模擬計(jì)算，結(jié)果表明出風(fēng)口風(fēng)速降低10.1％，人體溫度回升6.2％。
　　對于舒適性的研究，目前最為廣泛應(yīng)用的評價(jià)指標(biāo)為PMV-PPD和ASHRAE。本文在其他學(xué)者研究的各部位熱感覺回歸表達(dá)式基礎(chǔ)上，運(yùn)用層次分析法分析了頭部、軀干、上肢和下肢四個(gè)部位在主觀評價(jià)中所占的比重，對各部分表達(dá)式分別賦以相應(yīng)