论文部分内容阅读
汽车空调作为提高驾驶舒适性和安全性的重要手段,越来越被人们所重视,其性能已经成为各汽车厂家在市场竞争中的主要手段。随着新能源汽车在本世纪的兴起,因其电池电能是有限的,汽车空调作为非行驶耗能部件,它的性能与汽车里数程紧密相关,这就对汽车空调的性能与能源利用率有新的要求,在保证空调性能的同时减少耗能以减少其对汽车里程数的影响。同时合理的车内气流组织能给汽车带来舒适性与安全性,使汽车在市场上有更强的竞争力。本文利用计算流体力学(CFD)对汽车空调加热器及吹面风道系统进行了数值模拟,将实验结果与仿真结果进行比对,验证仿真模型的可行性。并对加热器内部流动及换热进行分析,并针对新能源汽车空调的主要矛盾,即性能与能耗,对加热器结构进行设计指导。同时对吹面风道系统内部空气流动进行分析,提出风道优化方案,使车内气流组织与温度分布更加合理,提高车舱内舒适度,提升产品的竞争力。本文利用某汽车空调企业提供的汽车空调三维模型图及实验条件,结合计算机服务器和仿真软件STAR-CCM+进行研究,具体工作及结果:(1)分别对汽车空调加热器与吹面风道系统进行建模并进行合理的简化,利用STAR-CCM+分别对汽车空调加热器与吹面风道系统进行网格划分与数值模拟,分别得到两个模型的流场与温度场数值;(2)针对汽车空调加热器与吹面风道系统的性能进行实验,将实验所得数值与仿真数值进行比对,验证仿真模型的正确性;(3)考虑到新能源汽车上电池电能有限,同时车内热源珍贵,提出一种新的加热器翅片结构,并利用STAR-CCM+软件仿真这种翅片结构的加热器,得出了在增大了其过流面积1.5倍时最为合适,此时在保证加热器换热效率的同时减少了压降所带来的能耗;(4)对汽车空调吹面风道系统内空气的流场与温度场进行分析,为了使四个出风口的风量及温度均匀,提出在风道内增加导流板的优化方案,并利用STAR-CCM+软件进行正交模拟试验,得出了在左侧导流板上端与左侧壁面的距离59.5cm,右侧导流板上端与右侧壁面的距离80.5cm,左侧导流板顺时针偏转角度1°,右侧导流板顺时针偏转角度16°时各出风口的风量及温度最为均匀。