车室内流场和温度场的数值模拟与研究

发布时间：2017-10-12 22:40

  本文关键词：车室内流场和温度场的数值模拟与研究

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【摘要】：近年来,随着汽车向着舒适化方向发展,人们对汽车的乘坐热舒适性要求也越来越高,因此汽车车室内乘员热舒适性研究也越来越受到研究者们的重视。采用计算流体力学和计算传热学方法对车室内气流组织进行数值模拟,可以快速有效地预测车室内热环境,是研究汽车车室热舒适性的重要研究方法。本文以某款空调轿车车室内部的热环境为研究对象,采用数值模拟与实验相结合的方法,对汽车车室传热特征和车室各部分传热量的计算方法进行了研究,并利用计算流体力学软件FLUENT建立了轿车车室热流场仿真模型,对该车型空调系统所需的制冷功率进行了计算,分析了怠速、中速和高速工况下车内流场、温度场和湿度分布规律。最后结合PMV-PPD人体热舒适性评价指标,分析了车室内空气湿度、空气温度和壁面平均辐射温度对轿车车室内乘员热舒适性的影响规律,并就隔热玻璃的使用,对改善轿车车室内热环境和提高乘员热舒适性的可行性进行了定量分析。研究结果表明,由于太阳辐射的影响和空调系统布置的影响,前后挡风玻璃区域温度较高。车室内空气温度与空气相对湿度是相互影响的两个因素,在不具有湿度调节功能的普通空调轿车中,可以通过调节车内温度来间接调节空气相对湿度的大小。在乘员热舒适性分析研究中,得出降低空气湿度可以增加人体的冷感,增加空气湿度可以增加人体的热感,并且通过降低夏季汽车车室壁面的温度,可使车内乘员的热舒适性得到改善。在对隔热玻璃的研究中,得出采用隔热玻璃可以控制进入车内的太阳辐射量,其中太阳透射辐射平均强度降低14.4%,仪表盘区域的平均温度降低2.5℃。本文旨在建立高效、可行的轿车车室内热环境的数值模拟方法,所提出的研究方法及研究结果对空调系统的设计与选型、车内热环境及乘员热舒适性研究具有一定的指导意义。
【关键词】：空调车室 流场 温度场 太阳辐射 空调制冷量 热舒适性
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.851
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 符号和缩略词说明12-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 课题研究背景与意义13
• 1.2 热舒适性概述13-14
• 1.3 课题国内外研究现状14-16
• 1.3.1 国外研究现状14-15
• 1.3.2 国内研究现状15-16
• 1.4 本文主要研究内容16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第二章 轿车车室热流场数值模拟理论基础18-25
• 2.1 湍流流动18
• 2.2 控制方程18-20
• 2.2.1 质量守恒方程18-19
• 2.2.2 动量守恒方程19-20
• 2.2.3 能量守恒方程20
• 2.3 湍流的数值模拟20-23
• 2.3.1 湍流模拟方法20-22
• 2.3.2 湍流模型22-23
• 2.4 辅助模型23-24
• 2.4.1 热交换模型23-24
• 2.4.2 湿度求解模型24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 轿车车室传热特征及热环境数值模拟25-44
• 3.1 太阳辐射25-27
• 3.1.1 太阳高度角和方位角25-26
• 3.1.2 太阳辐射强度26-27
• 3.2 轿车车室传热特征27-31
• 3.2.1 车窗玻璃传热量28
• 3.2.2 车身传热量28-30
• 3.2.3 发动机室传热量30
• 3.2.4 车室乘员散热量30
• 3.2.5 车内电机等设备的散热量30
• 3.2.6 新风及漏风传热量30-31
• 3.3 轿车车室热环境的数值模拟31-37
• 3.3.1 几何模型及简化31-32
• 3.3.2 网格划分32-33
• 3.3.3 太阳加载模型33
• 3.3.4 运行环境及边界条件33-37
• 3.4 轿车空调实验测试37-42
• 3.4.1 实验条件37-39
• 3.4.2 实验方法39-40
• 3.4.3 实验结果40-42
• 3.5 仿真实验校核42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 轿车车室热环境仿真结果分析44-57
• 4.1 空调制冷量的确定44
• 4.2 稳态计算结果分析44-49
• 4.2.1 轿车车室速度场分析44-46
• 4.2.2 轿车车室温度场分析46-48
• 4.2.3 轿车车室湿度分布48-49
• 4.3 瞬态计算结果分析49-56
• 4.3.1 降温速率分析49-53
• 4.3.2 瞬态温度场分析53-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 轿车车室热舒适性分析与优化57-71
• 5.1 PMV-PPD评价指标57-59
• 5.2 空气湿度对人体热舒适性的影响分析59-63
• 5.3 空气温度对人体热舒适性的影响分析63-64
• 5.4 壁面平均辐射温度对人体热舒适性的影响分析64-67
• 5.5 提高热舒适性的改进措施67-70
• 5.6 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-74
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-77
• 附录77-81
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果81-82
• 致谢82-83

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本文编号：1021365