某商用車空調(diào)除霜性能仿真研究

林小剛 董勇峰

摘 要：文章基于有限元法和流體力學(xué)，采用StarmC++軟件，對(duì)某商用車進(jìn)行了空調(diào)系統(tǒng)除霜性能穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)CAE分析，得到了前檔玻璃、駕駛側(cè)玻璃、副駕側(cè)玻璃除霜分析結(jié)果，表明各區(qū)域出風(fēng)速度分布合理，除霜性能滿足目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：商用車;空調(diào);除霜性能

中圖分類號(hào)：U463.85+1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）19-146-03

Simulation study on defrosting performance of a commercial vehicle air conditioner

Lin Xiaogang， Dong Yongfeng

（ Product Development & Technical Center， Jiangxi-Isuzu Motors Co， Ltd， Jiangxi Nanchang 330010 ）

Abstract： Based on finite element method and hydrodynamics， steady and transient CAE analysis of defrosting performance of air conditioning system for a commercial vehicle is carried out by starmc ++. The results show that the distribution of air velocity in each area is reasonable and the defrosting performance meets the target.

Keywords： Commercial vehicle; Air conditioner; Defrosting performance

CLC NO.： U463.85+1 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）19-146-03

1 引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，商用輕卡銷量得到迅猛增長(zhǎng)，由于其經(jīng)濟(jì)性和便利性，已經(jīng)成為運(yùn)輸貨物的必然選擇[1]。與此同時(shí)，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度和節(jié)能減排的不斷強(qiáng)化，整車機(jī)艙冷卻系統(tǒng)和內(nèi)流場(chǎng)除霜性能要求也越來越高，良好的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)，對(duì)整車內(nèi)流場(chǎng)性能有著積極影響[2-3]，故研究商用車空調(diào)系統(tǒng)除霜性能，具有有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

本文基于有限元法和流體力學(xué)，采用StarmC++軟件，對(duì)某商用車進(jìn)行了空調(diào)系統(tǒng)除霜性能穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)CAE分析，得到了前檔玻璃、駕駛側(cè)玻璃、副駕側(cè)玻璃除霜分析結(jié)果，表明各區(qū)域出風(fēng)速度分布合理，除霜性能滿足目標(biāo)。

2 空調(diào)除霜性能CAE穩(wěn)態(tài)分析

2.1 內(nèi)流場(chǎng)有限元模型

本文采用StarmC++軟件，對(duì)某商用車輕卡進(jìn)行了空調(diào)系統(tǒng)除霜性能CFD分析，其中側(cè)窗玻璃厚度為3.5mm，前檔玻璃厚度為5.7mm，入口流量為360立方米/s，壓力出口為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，其有限元模型如圖1所示。

2.2 空調(diào)系統(tǒng)除霜性能穩(wěn)態(tài)分析

2.2.1 管道壓縮CAE分析

本文按照上述工況條件，得到如下圖2的管道壓損分析結(jié)果，壓力峰值主要集中于中部區(qū)域，匯總結(jié)果如表1，其中駕駛室側(cè)出風(fēng)口壓損為22Pa，前擋風(fēng)出風(fēng)口壓縮為105Pa，副駕側(cè)出風(fēng)口壓縮為40Pa，滿足目標(biāo)小于120Pa要求。

2.2.2 前檔除霜CAE分析

本文按照上述工況，得到圖3所示，前檔除霜性能CAE分析結(jié)果，由圖可知，前檔除霜出風(fēng)速度分布均勻，1.5m/s速度完全覆蓋了前檔視野區(qū)，2m/s基本覆蓋了A-A區(qū)，有利于除霜性能。

2.2.3 駕駛側(cè)除霜CAE分析

本文按照上述工況，得到圖4所示的駕駛側(cè)除霜性能CAE分析結(jié)果，由圖可知，隨著時(shí)間推進(jìn)，駕駛側(cè)除霜區(qū)域和效率在增大，1.5m/s速度分布區(qū)域擴(kuò)大，覆蓋了視野區(qū)，有利于除霜性能。

本文按照上述工況，得到圖5所示的副駕側(cè)除霜性能CAE分析結(jié)果，由圖可知，隨著時(shí)間推進(jìn)，與主駕類似，副駕駛側(cè)除霜區(qū)域和效率在增大，1m/s速度分布區(qū)域擴(kuò)大，覆蓋了視野區(qū)，有利于除霜性能。

3 空調(diào)系統(tǒng)除霜性能CAE瞬態(tài)分析

本文對(duì)某商用車進(jìn)行了空調(diào)系統(tǒng)除霜性能CAE瞬態(tài)分析，輸入的溫升曲線如圖6，除霜目標(biāo)為內(nèi)循環(huán)工況下，40分鐘內(nèi)完成B區(qū)融冰95%。

3.1 前檔瞬態(tài)除霜CAE分析

本文按照上述邊界條件，得到如圖7所示的前檔瞬態(tài)除霜CAE分析結(jié)果，5min時(shí)，A區(qū)未融冰，10min時(shí)，A區(qū)開始融冰，融化區(qū)域?yàn)?%，15min后，融冰區(qū)域擴(kuò)大至30%，當(dāng)時(shí)間增至35min時(shí)，完成了前檔區(qū)域融冰目標(biāo)。

3.2 駕駛側(cè)瞬態(tài)除霜CAE分析

本文按照上述邊界條件，得到如圖8所示的駕駛側(cè)瞬態(tài)除霜CAE分析結(jié)果，15min時(shí)，視野區(qū)未融冰，21min時(shí)，視野區(qū)融冰達(dá)到80%，當(dāng)時(shí)間增至30min時(shí)，完成了融冰目標(biāo)。

3.3 副駕側(cè)瞬態(tài)除霜CAE分析

本文按照上述邊界條件，得到如圖9所示的副駕側(cè)瞬態(tài)除霜CAE分析結(jié)果，15min時(shí)，視野區(qū)未融冰，20min時(shí)，視野區(qū)融冰達(dá)到75%，當(dāng)時(shí)間增至30min時(shí)，也完成了融冰目標(biāo)。

4 結(jié)論

本文基于有限元法和流體力學(xué)，采用StarmC++軟件，對(duì)某商用車進(jìn)行了空調(diào)系統(tǒng)除霜性能穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)CAE分析，得到了前檔玻璃、駕駛側(cè)玻璃、副駕側(cè)玻璃除霜分析結(jié)果：

（1）駕駛室側(cè)出風(fēng)口壓損為22Pa，前擋風(fēng)出風(fēng)口壓縮為105Pa，副駕側(cè)出風(fēng)口壓縮為40Pa，滿足目標(biāo)小于120Pa要求;

（2）前檔除霜出風(fēng)速度分布均勻，1.5m/s速度完全覆蓋前檔視野區(qū)，2m/s基本覆蓋A-A區(qū);

（3）隨著時(shí)間推進(jìn)，駕駛側(cè)和副駕側(cè)除霜區(qū)域和效率在增大，1.5m/s速度分布區(qū)域擴(kuò)大，覆蓋了視野區(qū);

（4）35min時(shí)，完成了前檔區(qū)域融冰目標(biāo)，主駕側(cè)和副駕側(cè)在30min時(shí)，完成了融冰目標(biāo)。

綜上，該款商用車空調(diào)除霜性能滿足目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 周冬龍.基于虛擬迭代的某輕卡后橋疲勞分析研究[D].山西：中北大學(xué)，2019.

[2] 呂峰.商用車?yán)鋮s模塊匹配設(shè)計(jì)方法研究[D].浙江：浙江大學(xué)，2011.

[3] 王露陽.基于CFD的某商用車發(fā)動(dòng)機(jī)艙的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)，13（1）：25-27.

[4] 呂鋒.商用車?yán)鋮s模塊匹配設(shè)計(jì)方法研究[D].浙江：浙江大學(xué)， 2011.