汽车空调风管是空调系统的重要零部件,研究空调风管对汽车挡风玻璃除霜性能以及对乘员舱人体热舒适性的影响,进一步保障行车安全和改善乘员舱的驾乘环境,具有工程意义和实用价值。本文以研发中的某款轻型卡车空调风管为对象,研究其在整个汽车空调系统中对挡风玻璃除霜效果的影响,以及对乘员舱人体热舒适性影响。首先,分析汽车空调风管的除霜性能。详细分析了汽车空调除霜原理和过程,建立了汽车空调除霜几何模型、网格模型和数学模型。分析了风管在除霜时各个除霜出风口风量分配比例为,左侧、左中、右中和右侧出风口分别占比3.14%,40.96%,48.72%和7.18%。稳态除霜分析结果显示,前挡风玻璃视野区近壁面风速分布覆盖面积情况,A区近壁面风速≥2m/s的仅占A区面积的22.40%,B区近壁面风速≥1.5m/s的仅占B区面积的51.75%,未达到行业标准,为此提出三个除霜风管结构改进方案共同实施以改进风管结构。结果显示各个除霜风管出风口风量分配比例为,左侧、左中、右中和右侧出风口分别占比9.04%,41.68%,41.33%,7.95%,满足使用要求。A区近壁面≥2m/s风速面积占A区面积90.51%,~′区近壁面风速≥2m/s占~′区面积100%,B区≥1.5m/s风速面积占B区面积95.15%,两侧车门玻璃视野区近壁面风速≥1m/s覆盖面积达到100%,满足稳态除霜标准。在除霜风管结构满足稳态除霜后,进行瞬态除霜分析判断除霜系统能否满足法规要求。结果显示,在t=215s时,前挡风玻璃外表面的霜层开始融化,而且霜层最先融化的位置在除霜风管出口位置气流最先与挡风玻璃撞击的地方,t=1110s时,~′区的霜层已经全部融化完,在t=1200s时,A区除霜面积达到了80%以上;t=1240s时,B区霜层已经全部融化完;t=1710s时,前挡玻璃所有霜层均已经融化,瞬态除霜结果能够满足国家法规规定的除霜标准。然后,分析了汽车空调风管对乘员舱人体热舒适性的影响。先分别建立了乘员舱人体热舒适性的几何模型、网格模型和数学模型,根据夏季和冬季的外界环境,以及试验工况分别设置了两种模式下的环境参数和边界条件,分析了空调风管各吹面出风口风量分配比例,结果显示吹面风管左中出风口和右中出风口出风量分别占比28.76%和27.71%,略高于理想分配比例,能满足使用需求,各出风口风速均在6m/s-8 m/s之间,满足使用标准。然后综合考虑人体舒适性,分析当前多种人体热舒适性评价指标的特点,确定当量温度和国家法规标准分别作为夏季和冬季人体热舒适性评价指标,分别分析了夏季和冬季工况下乘员舱人体热舒适性,结果表明,冬季制热工况下,能够达到法规标准,但是在夏季制冷工况下,驾驶员和乘客头部超过舒适度上限,因此通过优化吹面风管进口处的进风温度和进风量,使头部处于舒适的范围内。分析结果表明,优化后的空调除霜风管和吹面风管符合相关规范和要求。该优化设计分析对产品开发设计制造和工程试验具有预测和指导作用。