發(fā)布時間：2017-07-13 22:08

  本文關(guān)鍵詞：某轎車前風(fēng)窗除霜特性的數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 汽車空調(diào) 除霜性能 數(shù)值仿真 前風(fēng)窗玻璃 風(fēng)道

【摘要】：隨著中國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展,汽車已經(jīng)成為人們出行的必需品。汽車空調(diào)在汽車上得到了廣泛應(yīng)用,同時汽車空調(diào)的除霜系統(tǒng)對汽車的行車安全性與乘坐舒適性產(chǎn)生重要影響。每年因前風(fēng)窗結(jié)霜影響駕駛員行車視線而造成的交通事故屢有發(fā)生,因而對汽車前風(fēng)窗除霜特性的研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。本文先以簡化的汽車前風(fēng)窗模型為研究對象,探索適用于實(shí)車前風(fēng)窗除霜的數(shù)值仿真方法和試驗(yàn)方法。首先使用STAR-CCM+軟件中的薄膜模型求解前風(fēng)窗玻璃上的除霜過程并監(jiān)控監(jiān)測點(diǎn)的溫度,然后進(jìn)行除霜試驗(yàn),用溫度傳感器測得監(jiān)測點(diǎn)各時刻的溫度,用紅外成像儀得到前風(fēng)窗的溫度分布,最后將數(shù)值結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證SST k-ω湍流模型和薄膜模型中焓法對除霜計(jì)算的準(zhǔn)確性。為本文后續(xù)的數(shù)值仿真工作做好準(zhǔn)備。仿真技術(shù)路線確定之后,本文選取某轎車的乘客艙模型為仿真對象。通過數(shù)值仿真,得到除霜風(fēng)道和乘客艙內(nèi)部氣流流動情況、前風(fēng)窗內(nèi)表面附近的速度場,前風(fēng)窗外表面的溫度場以及霜層厚度分布圖。為了更好的分析和評價前風(fēng)窗玻璃的除霜情況,采用A和A'區(qū)域的除霜率以及前風(fēng)窗內(nèi)表面的努賽爾數(shù)作為衡量前風(fēng)窗玻璃的除霜程度的定量指標(biāo)。結(jié)果表明:前風(fēng)窗玻璃內(nèi)表面附近的速度分布不均勻,在前風(fēng)窗玻璃內(nèi)表面附近的右側(cè)、左下方和中上部分別存在著一個低速區(qū)域,而且這些區(qū)域有部分是處在A和A'區(qū)域內(nèi),嚴(yán)重影響該區(qū)域的除霜效果,需要從風(fēng)道結(jié)構(gòu)型式、進(jìn)風(fēng)口的流量、溫度和除霜格柵的角度等影響參數(shù)對前風(fēng)窗除霜性能進(jìn)行優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn):(1)風(fēng)道結(jié)構(gòu)中的方案二增大了駕駛員側(cè)的除霜出風(fēng)口流量,增大了視野區(qū)域的速度,使得速度分配更均勻,內(nèi)部氣流流動更通暢,流動損失更小,“死區(qū)”面積更小,除霜效果最好;(2)進(jìn)風(fēng)口溫度越高,暖氣流與前風(fēng)窗玻璃的溫差就越大,兩者之間的熱交換就越多,霜層融化就越快,但進(jìn)風(fēng)口溫度越高,所需的暖芯功率就越大。從除霜效能和節(jié)能兩方面綜合考慮,T14較為理想的工況;(3)進(jìn)風(fēng)口流量越大,除霜效果就越好,但所需的鼓風(fēng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速就越高,同時鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲就越大。從除霜效能和降噪兩方面綜合考慮,M9是較為理想的工況;(4)除霜格柵角度不同,氣流的流動方向以及流量分配就不同。除霜格柵角度為負(fù)角度的方案比正角度的方案的除霜效率要高,在負(fù)角度方案中A1方案的除霜性能是最好。因此,在最初的設(shè)計(jì)中應(yīng)該把-15o作為除霜格柵的常置角度。最后通過對各工況的除霜特性分析與評價,獲得除霜進(jìn)風(fēng)口的流量、溫度和除霜格柵角度對除霜效果的影響規(guī)律,獲得最佳除霜效果方案,為以后優(yōu)化汽車除霜特性提供依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：汽車空調(diào) 除霜性能 數(shù)值仿真 前風(fēng)窗玻璃 風(fēng)道
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.851
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.1.1 課題研究背景11-12
• 1.1.2 課題研究意義12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15
• 1.4 本章小結(jié)15-17
• 第2章 汽車除霜性能數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)17-27
• 2.1 計(jì)算流體力學(xué)控制方程17-18
• 2.2 湍流的數(shù)值模擬方法18-20
• 2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)k-ω 湍流模型19
• 2.2.2 SST k-ω 湍流模型19-20
• 2.2.3 近壁面處理方法20
• 2.3 沖擊射流理論20-21
• 2.4 固、液相變理論21-22
• 2.5 除霜數(shù)值模型22-24
• 2.6 除霜性能CFD分析方法24-25
• 2.7 汽車前風(fēng)窗玻璃除霜系統(tǒng)性能的評價參數(shù)25-26
• 2.7.1 A和A'的除霜率25-26
• 2.7.2 努賽爾數(shù)26
• 2.8 本章小結(jié)26-27
• 第3章 簡化的汽車前風(fēng)窗的除霜數(shù)值模擬與試驗(yàn)27-35
• 3.1 簡化的汽車前風(fēng)窗模型的建立27-28
• 3.2 網(wǎng)格生成28
• 3.3 計(jì)算設(shè)置28-30
• 3.3.1 邊界條件以及材料物性設(shè)置28-30
• 3.3.2 湍流模型設(shè)置30
• 3.3.3 監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置30
• 3.4 除霜數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)值對比30-33
• 3.5 本章小結(jié)33-35
• 第4章 汽車風(fēng)擋除霜數(shù)值計(jì)算方法35-45
• 4.1 介紹35
• 4.2 風(fēng)窗玻璃除霜性能研究35-43
• 4.2.1 模型結(jié)構(gòu)35-36
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分36-37
• 4.2.3 物理模型的選擇37-38
• 4.2.4 邊界條件設(shè)置38-39
• 4.2.5 材料物性設(shè)置39
• 4.2.6 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與分析39-43
• 4.3 本章小結(jié)43-45
• 第5章 汽車前風(fēng)窗除霜性能影響因素分析45-79
• 5.1 風(fēng)道結(jié)構(gòu)對速度場、溫度場和除霜的影響45-52
• 5.1.1 風(fēng)道結(jié)構(gòu)對速度場的影響46-49
• 5.1.2 風(fēng)道結(jié)構(gòu)對溫度場的影響49-50
• 5.1.3 風(fēng)道結(jié)構(gòu)對除霜的影響50-52
• 5.1.4 本節(jié)小結(jié)52
• 5.2 進(jìn)風(fēng)口溫度對溫度場和除霜的影響52-58
• 5.2.1 進(jìn)風(fēng)口溫度對溫度場的影響53-55
• 5.2.2 進(jìn)風(fēng)口溫度對除霜的影響55-58
• 5.2.3 本節(jié)小結(jié)58
• 5.3 進(jìn)風(fēng)口流量對速度場、溫度場和除霜的影響58-66
• 5.3.1 進(jìn)風(fēng)口流量對速度場的影響58-62
• 5.3.2 進(jìn)風(fēng)口流量對溫度場的影響62-63
• 5.3.3 進(jìn)風(fēng)口流量對除霜的影響63-66
• 5.3.4 本節(jié)小結(jié)66
• 5.4 除霜格柵角度對速度場、溫度場和除霜的影響66-73
• 5.4.1 除霜格柵角度對速度場的影響67-69
• 5.4.2 除霜格柵角度對溫度場的影響69-70
• 5.4.3 除霜格柵角度對除霜的影響70-72
• 5.4.4 本節(jié)小結(jié)72-73
• 5.5 最佳參數(shù)工況下除霜性能分析73-76
• 5.5.1 最佳參數(shù)的匹配73
• 5.5.2 最佳參數(shù)工況下仿真分析結(jié)果73-76
• 5.6 本章小結(jié)76-79
• 第6章 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 總結(jié)79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 作者簡介和科研成果87-89
• 致謝89

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