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        輕型卡車(chē)除霜系統(tǒng)優(yōu)化分析

        2018-05-28 01:39:49陳玉鴻
        汽車(chē)實(shí)用技術(shù) 2018年9期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)擋除霜風(fēng)管

        陳玉鴻

        (安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司,安徽 合肥 230022)

        前言

        汽車(chē)空調(diào)的除霜性能直接影響駕駛員的視野及駕駛安全,是衡量空調(diào)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)計(jì)主要依賴經(jīng)驗(yàn),試制后進(jìn)行測(cè)試,難以得到流場(chǎng)的詳細(xì)信息,需要反復(fù)試制和測(cè)試,增加汽車(chē)開(kāi)發(fā)成本,延長(zhǎng)開(kāi)發(fā)時(shí)間。CFD分析能夠得到詳細(xì)的流場(chǎng)信息,不但可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性,也可以為設(shè)計(jì)改進(jìn)提供依據(jù)。

        通過(guò)三維流體分析軟件star-ccm+,對(duì)某型輕型卡車(chē)的空調(diào)除霜性能進(jìn)行分析,評(píng)價(jià)在空調(diào)除霜作用下,整車(chē)除霜性能的表現(xiàn)。

        1 三維除霜分析

        1.1 三維模型搭建

        根據(jù)整車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的三維數(shù)模,建立空調(diào)除霜的三維計(jì)算模型,模型包含了駕駛艙內(nèi)飾件,空調(diào)除霜風(fēng)管,空調(diào)HVAC腔體,為了捕捉到細(xì)微的流動(dòng)結(jié)構(gòu),對(duì)格柵等部件進(jìn)行了特殊處理,如圖1。

        圖1 三維計(jì)算模型

        給定空調(diào)進(jìn)風(fēng)口流量為330m3/h,環(huán)境溫度為-18℃,進(jìn)口溫度曲線如圖2所示。

        圖2 空調(diào)進(jìn)風(fēng)口溫度曲線

        1.2 計(jì)算結(jié)果分析

        1.2.1 流場(chǎng)分析

        分析從空調(diào)除霜風(fēng)口打到前風(fēng)擋玻璃的空氣流速,如圖3,觀察前風(fēng)擋玻璃上的風(fēng)速分布,可以定性的分析空調(diào)的除霜效果。

        圖3 前風(fēng)擋玻璃上的風(fēng)速分布圖

        分析空調(diào)側(cè)除霜風(fēng)口打到側(cè)窗上的空氣流速,如圖 4,觀察側(cè)玻璃上的風(fēng)速分布,也可以定性的分析空調(diào)的側(cè)窗的除霜效果。

        圖4 側(cè)窗玻璃上的風(fēng)速分布圖

        經(jīng)過(guò)對(duì)空調(diào)除霜風(fēng)管的空氣流場(chǎng)分析,由于風(fēng)道的設(shè)計(jì)問(wèn)題,導(dǎo)致前風(fēng)擋玻璃的風(fēng)速分布并不均勻,且風(fēng)道內(nèi)有渦流產(chǎn)生影響進(jìn)氣效率,需要進(jìn)行風(fēng)道的優(yōu)化分析以得到較好的風(fēng)速分布,如圖5。

        圖5 需要優(yōu)化的位置

        1.2.2 空調(diào)風(fēng)管的優(yōu)化方案

        根據(jù)對(duì)初始模型的計(jì)算分析,對(duì)空調(diào)的除霜風(fēng)管進(jìn)行了多輪次的設(shè)計(jì)優(yōu)化,最終確定了一套優(yōu)化方案,如圖7所示。

        圖6 初始除霜風(fēng)管

        圖7 優(yōu)化后的除霜風(fēng)管

        對(duì)比兩種不同的除霜風(fēng)管,從前風(fēng)擋玻璃的風(fēng)速分布來(lái)看,如圖8、9所示,優(yōu)化方案的速度分布更為均勻,有助于除霜時(shí)間的提升。

        圖8 初始流線圖

        圖9 優(yōu)化后流線圖

        分析優(yōu)化模型除霜A區(qū)、B區(qū)的2m/s和2.5m/s的風(fēng)速覆蓋面積,如圖10,11,A區(qū)風(fēng)速大于2.5m/s的面積占59.3%,A’區(qū)風(fēng)速大于2.5m/s的面積占82.7%,A區(qū)風(fēng)速大于2m/s的面積占75.6%,A’區(qū)風(fēng)速大于2.5m/s的面積占92.8%。

        圖10 前風(fēng)擋玻璃2.5m/s風(fēng)速覆蓋面圖

        圖11 前風(fēng)擋玻璃2m/s 風(fēng)速覆蓋面圖

        對(duì)優(yōu)化后的模型側(cè)窗玻璃風(fēng)速分布進(jìn)行分析,如圖12,13所示,從左右側(cè)窗風(fēng)速分布來(lái)看,風(fēng)速大于2m/s的區(qū)域基本在觀察后視鏡的范圍內(nèi),所以在除霜過(guò)程中,這部分的霜層會(huì)優(yōu)先除去,有利于駕駛員觀察后視鏡。

        圖12 側(cè)窗2.5m/s風(fēng)速覆蓋面圖

        圖13 側(cè)窗2m/s 風(fēng)速覆蓋面圖

        2 總結(jié)

        優(yōu)化方案前風(fēng)擋玻璃上的風(fēng)速分布更為均勻,在實(shí)際除霜過(guò)程中,將有助于降低除霜時(shí)間,通過(guò)考察A區(qū)、A’區(qū)的2m/s風(fēng)速和2.5m/s風(fēng)速可以看出,基本滿足了設(shè)計(jì)要求,由于這款車(chē)的除霜出風(fēng)口離A區(qū)、A’區(qū)比較遠(yuǎn),要想完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求,只能適當(dāng)提升進(jìn)風(fēng)風(fēng)量。

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