本文關(guān)鍵詞：某重型車乘員艙熱環(huán)境優(yōu)化

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【摘要】：用于特大任務(wù)的重型車輛在研發(fā)初期受前受蘇聯(lián)的影響較大,主要強(qiáng)調(diào)強(qiáng)勁的動力性、高效的可靠性,卻忽略乘員艙內(nèi)乘員的舒適性。我國東北地區(qū)在冬季戶外環(huán)境溫度低,駕駛員的操縱反應(yīng)能力受到很大的影響,乘坐人員的熱舒適性也十分差。本文利用實驗研究和CFD數(shù)值模擬方法,設(shè)計一種采暖系統(tǒng),從而實現(xiàn)改善乘員熱舒適性的目的。本文針對以下幾方面進(jìn)行研究:首先,針對重型車熱環(huán)境開展理論分析,根據(jù)計算流體力學(xué)理論知識,引入乘員艙內(nèi)流體遵守質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒方程,介紹流場計算的控制方程及求解控制方程所使用的湍流模型。根據(jù)傳熱學(xué)理論,分析乘員艙內(nèi)熱量傳遞過程,計算出在不同環(huán)境溫度條件下采暖系統(tǒng)所需的熱負(fù)荷,滿足人體熱舒適目標(biāo)所需的熱量,從熱量角度說明為乘員艙內(nèi)設(shè)計采暖系統(tǒng)的必要性。然后,對重型車進(jìn)行冬季環(huán)境實車實驗,獲得乘員艙內(nèi)監(jiān)測點溫度值的實驗數(shù)據(jù),分析乘員艙內(nèi)溫度分布情況。重型車原采暖方式在低溫環(huán)境下,乘員艙內(nèi)測點溫度極低,遠(yuǎn)不能滿足車內(nèi)乘員的熱舒適性。利用CATIA對乘員艙進(jìn)行三維建模,冬季環(huán)境實驗所獲得的實驗數(shù)據(jù)作為CFD數(shù)值模擬的邊界條件,將實驗值和模擬值進(jìn)行對比,對建立的三維模型進(jìn)行修正,確保誤差值在合理范圍內(nèi),驗證建立的乘員艙三維模型的合理可靠性。其次,本文設(shè)計了一種采暖系統(tǒng),在冷卻水溫度低于76℃時,時利用燃油預(yù)熱器將來自于冷卻水箱內(nèi)的冷卻水進(jìn)行加熱,溫度達(dá)到85℃以上后將冷卻水送入兩個并聯(lián)的采暖系統(tǒng)的換熱器中,在采暖系統(tǒng)的風(fēng)扇作用下,將被加熱的空氣吹入到乘員艙內(nèi)。為了保證采暖系統(tǒng)的熱風(fēng)充分的被利用,設(shè)計了一種兩通道的風(fēng)道結(jié)構(gòu)形式,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2.4m/s時散熱量和風(fēng)阻之間得到一個均衡值。實現(xiàn)改善吹向車內(nèi)駕駛員、乘員1、乘員2的腳部、頭部周圍的溫度,改善駕駛員及乘員的熱舒適性。最后,利用CFD數(shù)值模擬方法,分析新采暖系統(tǒng)對乘員艙內(nèi)熱環(huán)境改善情況進(jìn)行分析。研究采暖系統(tǒng)的單一因素不同水平值對乘員艙內(nèi)熱環(huán)境的影響。利用正交試驗設(shè)計理論分析出風(fēng)口倒角半徑值、風(fēng)道軸線與X軸角度、出風(fēng)口高度、回風(fēng)口類型對乘員艙內(nèi)熱環(huán)境的影響,得出各因素對乘員艙內(nèi)駕駛員、乘員頭部和腳部溫度的影響程度的主次順序為風(fēng)道軸線與X軸角度風(fēng)道高度出風(fēng)口倒角直徑值回風(fēng)口類型。監(jiān)測駕駛員、乘員1、乘員2頭部及腳部溫度值,根據(jù)正交試驗設(shè)計理論選擇采暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)為:出風(fēng)口倒角半徑為60mm,風(fēng)道軸線與X軸之間的夾角為110°,出風(fēng)口高度為570mm,回風(fēng)口形式為Z-6-280×5。通過本文的研究表明,合理的出風(fēng)口、回風(fēng)口形式可以改善乘員艙內(nèi)的駕駛員和乘員的腳部、頭部周圍的溫度,使得乘員艙內(nèi)溫度、流場均勻性較好。本文為重型車內(nèi)乘員艙內(nèi)熱環(huán)境改善提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：乘員艙 熱環(huán)境 數(shù)值模擬 正交試驗 優(yōu)化設(shè)計
【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11-19
• 1.1 論文研究的背景和意義11
• 1.2 乘員艙熱環(huán)境國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 乘員艙采暖系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 采暖系統(tǒng)分類15-17
• 1.3.2 采暖系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 研究方法和主要內(nèi)容18-19
• 第2章 重型車乘員艙熱環(huán)境理論分析19-27
• 2.1 乘員艙流場數(shù)值分析19-20
• 2.2 乘員艙內(nèi)熱環(huán)境傳熱分析20-23
• 2.2.1 熱傳導(dǎo)20-22
• 2.2.2 熱對流22-23
• 2.2.3 車身壁面熱傳遞熱阻計算23
• 2.3 采暖系統(tǒng)需求熱量計算23-26
• 2.3.1 車體耗熱量23-24
• 2.3.2 車內(nèi)地板換熱量24-25
• 2.3.3 冷空氣滲透耗熱量25
• 2.3.4 乘員人體散熱量25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 重型車乘員艙熱環(huán)境實驗分析27-37
• 3.1 重型車采暖系統(tǒng)介紹27
• 3.2 實驗系統(tǒng)介紹27-30
• 3.2.1 實驗對象28
• 3.2.2 測點布置方式28-29
• 3.2.3 實驗設(shè)備介紹29-30
• 3.3 實驗方法30
• 3.4 實驗結(jié)果分析30-35
• 3.5 本章小結(jié)35-37
• 第4章 重型車乘員艙采暖系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計37-45
• 4.1 采暖系統(tǒng)介紹37-38
• 4.2 換熱器性能參數(shù)計算38-39
• 4.3 實驗數(shù)據(jù)分析39-40
• 4.4 風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計40-43
• 4.4.1 風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計原則41
• 4.4.2 風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計41-43
• 4.5 本章小結(jié)43-45
• 第5章 重型車乘員艙熱環(huán)境優(yōu)化設(shè)計仿真分析45-79
• 5.1 乘員艙幾何模型驗證45-47
• 5.1.1 模型建立45-46
• 5.1.2 網(wǎng)格劃分46
• 5.1.3 邊界條件及相關(guān)參數(shù)設(shè)置46-47
• 5.1.4 模擬結(jié)果與實驗結(jié)果驗證47
• 5.2 乘員艙熱環(huán)境優(yōu)化設(shè)計47-78
• 5.2.1 單一因素對乘員艙內(nèi)溫度場、流場的影響47-53
• 5.2.2 乘員艙熱環(huán)境的正交試驗優(yōu)化設(shè)計53-61
• 5.2.3 最終優(yōu)化方案數(shù)值模擬61-62
• 5.2.4 乘員艙內(nèi)不同截面溫度場分布情況62-78
• 5.3 本章小結(jié)78-79
• 第6章 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 研究工作總結(jié)79-80
• 6.2 研究工作展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 作者簡介85-87
• 致謝87

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本文編號：1036855