空調(diào)吹面模式的幾種仿真模型對(duì)比

0 前言

    目前，隨著汽車行業(yè)CFD領(lǐng)域的快速發(fā)展，各大汽車主機(jī)廠基本上都有所涉及。CFD在整車方面的應(yīng)用包括風(fēng)洞工程，發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱管理，空調(diào)領(lǐng)域，還有一些零部件等。其中根據(jù)項(xiàng)目需要，空調(diào)領(lǐng)域的五種模式都有涉及。對(duì)于車主來(lái)說(shuō)，吹面模式是使用頻率比較高的模式之一。

    車主在使用汽車空調(diào)時(shí)，調(diào)至吹面制冷模式下，主要是通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)將風(fēng)通過(guò)蒸發(fā)器進(jìn)入吹面風(fēng)管進(jìn)入乘員艙。

    在整車開(kāi)發(fā)流程中，一般都是主機(jī)廠的風(fēng)管已經(jīng)確定了，然后給空調(diào)部件供應(yīng)商一個(gè)類似于長(zhǎng)方體的空間，給一個(gè)出口，然后讓供應(yīng)商在這個(gè)空間內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣就產(chǎn)生了HVAC數(shù)據(jù)滯后于主機(jī)廠風(fēng)管數(shù)據(jù)的情況，那么空調(diào)部分實(shí)際上是分成好幾個(gè)供應(yīng)商各把控一部分。這樣，各供應(yīng)商和主機(jī)廠的CFD工程師得到的數(shù)據(jù)并不相同，所以建立的仿真模型也不一樣。

1 邊界條件確定

    1.1 主要邊界條件設(shè)置

    在K-ε湍流模型下，不帶鼓風(fēng)機(jī)的模型用流量進(jìn)口，鼓風(fēng)機(jī)的模型用轉(zhuǎn)速，出口均為壓力出口。計(jì)算模型均為穩(wěn)態(tài)。

2 仿真模型選取

    2.1 仿真模型1

圖1 仿真模型1

    考慮到蒸發(fā)器有均流作用，所以選取蒸發(fā)器前部作為進(jìn)口。本模型沒(méi)有鼓風(fēng)機(jī)，如圖1，主要是考慮HVAC和吹面風(fēng)管結(jié)合，同時(shí)也節(jié)約網(wǎng)格網(wǎng)格數(shù)量。風(fēng)管供應(yīng)商CFD工程師會(huì)選擇此模型的較多。

    2.2 仿真模型2

    本模型包括鼓風(fēng)機(jī)，是完整的HVAC吹面模式，如圖2。此模型優(yōu)點(diǎn)在于可以看到HVAC的內(nèi)部流動(dòng)情況，以方便考慮優(yōu)化HVAC部分。空調(diào)供應(yīng)商CFD工程師選擇此模型的較多。

圖2 仿真模型2

    2.3 仿真模型3

    本模型不包括鼓風(fēng)機(jī)，HVAC吹面模式+管道+乘員艙，如圖3。此模型可以在乘員艙內(nèi)選擇檢測(cè)點(diǎn)，能較好的模擬環(huán)境艙的檢測(cè)點(diǎn)，更進(jìn)一步，加上假人模型計(jì)算舒適性，頭部溫度和速度的選取時(shí)可以借用。這種模型主要是一些主機(jī)廠的CFD工程師所采用的仿真模型。

圖3 仿真模型3

3 結(jié)果輸出

    吹面風(fēng)管各出口的流量百分比，是空調(diào)吹面模式下的重要考量指標(biāo)之一，因此本文將三個(gè)模型的流量百分比加以比較，如表1。

表1 各模型的流量百分比情況

    表1中，左代表駕駛側(cè)，左中代表靠駕駛側(cè)的中央出風(fēng)口，右中代表靠副駕駛側(cè)的中央出風(fēng)口，右代表副駕駛側(cè)的出風(fēng)口。

4 結(jié)論

    運(yùn)用STAR CCM+對(duì)三種吹面模式進(jìn)行仿真，對(duì)各模型吹面風(fēng)管出口流量百分比數(shù)值相比較，最大不超過(guò)2%，筆者認(rèn)為可以接受。鑒于計(jì)算機(jī)資源和時(shí)間安排等原因，只能先將這三種仿真模型的結(jié)果呈現(xiàn)給大家。

    總之，各模型吹面模式下風(fēng)管出口最終的流量百分比相差無(wú)幾，至于采用哪種模型，就要看CFD工程師想呈現(xiàn)那方面內(nèi)部流動(dòng)情況。

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