汽车半导体制冷温控座椅热舒适性研究
发布时间：2021-04-10 16:22
汽车座椅在人机交互中扮演着重要角色,是影响驾乘人员舒适性的主要因素。在夏季炎热天气下,驾乘人员长时间处于驾驶舱内的非均匀热环境,人体大面积部位与椅面紧密接触,特别是背部与臀部,整体热舒适性受到了极大影响。因此,如何改善人体背部、臀部热舒适性差的情况,已成为现在汽车座椅设计中需着重考虑的问题。本文研究基于一种半导体制冷技术的汽车温控座椅,座椅采用局部温控、置换通风的方式来辅助汽车空调系统,对乘员与座椅接触部位的附近区域进行温度、风量调节,能够在人体周围形成一个舒适微环境,从而提高局部热舒适性。本文采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的方法,在热舒适性理论研究的基础上构造流场、温度场耦合下汽车温控座椅系统的计算机仿真模型,在传统汽车座椅的设计基础上,优化制冷装置结构和座椅内通风层风道结构参数来提升温控座椅综合性能,进一步分析多工况下汽车温控座椅系统对人体热舒适性的影响。首先,从传热学、心理学、生理学等角度对人体热舒适的基础理论进行深入研究,阐述人体热舒适性的定义和机理,揭示在驾驶舱内温控座椅带来局部热环境的变化对人体局部热感觉的作用以及对整体热舒适性的影响,确立本文所采用的适合非均匀热环...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车座椅温控技术温控座椅依托半导体制冷技术，也称之为热电制冷或温差电制冷
8计算，获得其在不同结构和多种工况下制冷性能的变化规律，从而构建满足舒适性要求的低能耗高性能半导体制冷装置。通风层风道结构方面，对市场中常规几类座椅通风层结构进行对比研究，总结各类结构形式优缺点，确定温控座椅通风层结构方案，利用CFD技术计算风道内部流场分布特性，从而合理改良风道组织结构，保证通风层风道内分风合理、出口速度适中、压力损失较校③集成汽车温控座椅的驾驶舱热流场特性分析及舒适性验证。驾驶舱热流场特性是对乘员热舒适性最重要的影响因素之一。在夏季气候环境下对汽车温控座椅制冷过程中驾驶舱热流场特性进行数值仿真，分析驾驶舱内流场和温度场分布，利用热舒适性评价指标对驾乘人员在汽车温控座椅作用下的局部、整体热舒适性进行详细评价，最后通过实车主观评价实验对汽车温控座椅的制冷效果以及座椅对乘员热舒适性提升的可靠性进行研究。本文技术路线如图1-2所示，拟采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的方法，构造基于流尝温度场耦合下汽车温控座椅系统的计算机仿真模型，在传统汽车座椅的设计基础上，改善制冷装置结构和座椅内通风层风道结构参数来提升温控座椅综合性能，进一步分析多工况下汽车温控座椅系统对人体热舒适性的影响。图1-2本文的技术路线图
10图2-1热舒适与热感受形成机理图[21]2.2人体热平衡方程人体的产热和散热遵循热力学第一定律，以下为人体热平衡方程：-=()resresMWE+C+R+C+E+S(2-1)式中各项定义及计算方法如下：①M为人体新陈代谢率，指人体表面积单位时间内产生的热量，单位为W/m2，通常由人体的活动量所决定，M由人体在呼吸过程中的耗氧量确定，经验公式如下[42]：23520.23+0.77=ODRQVMA×（）(2-2)式中，QR为呼吸商；DA为人体体表面积，m2；O2V为单位时间内消耗的氧气体积，单位为mL/s。②W为身体肌肉组织功率，通常由机械效率η计算可得，单位为W/m2。=WMη(2-3)前人测试研究表明，η值大致范围为0到0.2，绝大多数情况下可以认为人体做功为零。③E为人体皮肤表面蒸发所致的散热量，由下式进行计算[43]：
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体制冷在汽车座椅中的应用[J]. 陈荣章,张羽. 上海汽车. 2016(03)
[2]半导体调温座椅用于电动汽车的可行性分析[J]. 缪亚芹,刘永顺,胡为祥. 南京工业职业技术学院学报. 2013(04)
[3]汽车空调风道改进及对乘员热舒适性影响分析[J]. 谷正气,申红丽,杨振东,尹郁琦. 重庆大学学报. 2013(08)
[4]汽车空调风道的优化设计[J]. 贺赛,梁文伟,赵福全. 汽车工程师. 2012(10)
[5]基于CFD汽车空调中央风道的改进设计[J]. 杨国平,张缓缓,朱法龙. 上海工程技术大学学报. 2011(02)
[6]夏季空气流动对人体热舒适性的影响[J]. 谈美兰,李百战,李文杰,刘红,郑洁,许孟楠. 土木建筑与环境工程. 2011(02)
[7]建筑环境热舒适性研究进展与趋势分析[J]. 张吉礼,马良栋,赵天怡. 建筑热能通风空调. 2011(01)
[8]半导体制冷技术原理与应用[J]. 李洪斌,杨先. 现代物理知识. 2007(05)
[9]座椅与人体接触表面最佳热流通量的实验研究[J]. 张宇峰,赵荣义. 清华大学学报(自然科学版). 2007(09)
[10]半导体制冷空调的应用与发展前景[J]. 罗清海,汤广发,李涛. 制冷与空调. 2005(06)
博士论文
[1]汽车乘坐空间热环境与乘员热舒适性分析关键技术研究[D]. 张文灿.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]汽车局部空调热舒适性分析及优化[D]. 王彬彬.吉林大学 2018
[2]车辆乘员舱舒适性分析与热环境优化[D]. 刘海龙.吉林大学 2017
[3]基于扫描的轮胎花纹逆向建模方法及系统开发研究[D]. 宋忠辉.合肥工业大学 2017
[4]基于半导体制冷的汽车局部空调系统关键技术研究[D]. 杜涵.武汉理工大学 2017
[5]电动汽车空调系统设计及风道的设计改进[D]. 刘中历.吉林大学 2014
[6]汽车调温座椅的设计与研究[D]. 李莉莉.华北电力大学 2013
[7]车辆HVAC热环境舒适性评价及其分析方法[D]. 孙一宁.吉林大学 2012
[8]基于人体热舒适性的汽车空调优化设计[D]. 张文阁.湖南大学 2012
[9]提高整体热舒适时局部刺激温度的范围[D]. 章慧颖.上海交通大学 2011
[10]基于人体热调节模型的轿车乘员舱热舒适性分析[D]. 倪冬香.上海交通大学 2010
本文编号：3129954
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车座椅温控技术温控座椅依托半导体制冷技术，也称之为热电制冷或温差电制冷
8计算，获得其在不同结构和多种工况下制冷性能的变化规律，从而构建满足舒适性要求的低能耗高性能半导体制冷装置。通风层风道结构方面，对市场中常规几类座椅通风层结构进行对比研究，总结各类结构形式优缺点，确定温控座椅通风层结构方案，利用CFD技术计算风道内部流场分布特性，从而合理改良风道组织结构，保证通风层风道内分风合理、出口速度适中、压力损失较校③集成汽车温控座椅的驾驶舱热流场特性分析及舒适性验证。驾驶舱热流场特性是对乘员热舒适性最重要的影响因素之一。在夏季气候环境下对汽车温控座椅制冷过程中驾驶舱热流场特性进行数值仿真，分析驾驶舱内流场和温度场分布，利用热舒适性评价指标对驾乘人员在汽车温控座椅作用下的局部、整体热舒适性进行详细评价，最后通过实车主观评价实验对汽车温控座椅的制冷效果以及座椅对乘员热舒适性提升的可靠性进行研究。本文技术路线如图1-2所示，拟采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的方法，构造基于流尝温度场耦合下汽车温控座椅系统的计算机仿真模型，在传统汽车座椅的设计基础上，改善制冷装置结构和座椅内通风层风道结构参数来提升温控座椅综合性能，进一步分析多工况下汽车温控座椅系统对人体热舒适性的影响。图1-2本文的技术路线图
10图2-1热舒适与热感受形成机理图[21]2.2人体热平衡方程人体的产热和散热遵循热力学第一定律，以下为人体热平衡方程：-=()resresMWE+C+R+C+E+S(2-1)式中各项定义及计算方法如下：①M为人体新陈代谢率，指人体表面积单位时间内产生的热量，单位为W/m2，通常由人体的活动量所决定，M由人体在呼吸过程中的耗氧量确定，经验公式如下[42]：23520.23+0.77=ODRQVMA×（）(2-2)式中，QR为呼吸商；DA为人体体表面积，m2；O2V为单位时间内消耗的氧气体积，单位为mL/s。②W为身体肌肉组织功率，通常由机械效率η计算可得，单位为W/m2。=WMη(2-3)前人测试研究表明，η值大致范围为0到0.2，绝大多数情况下可以认为人体做功为零。③E为人体皮肤表面蒸发所致的散热量，由下式进行计算[43]：
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体制冷在汽车座椅中的应用[J]. 陈荣章,张羽. 上海汽车. 2016(03)
[2]半导体调温座椅用于电动汽车的可行性分析[J]. 缪亚芹,刘永顺,胡为祥. 南京工业职业技术学院学报. 2013(04)
[3]汽车空调风道改进及对乘员热舒适性影响分析[J]. 谷正气,申红丽,杨振东,尹郁琦. 重庆大学学报. 2013(08)
[4]汽车空调风道的优化设计[J]. 贺赛,梁文伟,赵福全. 汽车工程师. 2012(10)
[5]基于CFD汽车空调中央风道的改进设计[J]. 杨国平,张缓缓,朱法龙. 上海工程技术大学学报. 2011(02)
[6]夏季空气流动对人体热舒适性的影响[J]. 谈美兰,李百战,李文杰,刘红,郑洁,许孟楠. 土木建筑与环境工程. 2011(02)
[7]建筑环境热舒适性研究进展与趋势分析[J]. 张吉礼,马良栋,赵天怡. 建筑热能通风空调. 2011(01)
[8]半导体制冷技术原理与应用[J]. 李洪斌,杨先. 现代物理知识. 2007(05)
[9]座椅与人体接触表面最佳热流通量的实验研究[J]. 张宇峰,赵荣义. 清华大学学报(自然科学版). 2007(09)
[10]半导体制冷空调的应用与发展前景[J]. 罗清海,汤广发,李涛. 制冷与空调. 2005(06)
博士论文
[1]汽车乘坐空间热环境与乘员热舒适性分析关键技术研究[D]. 张文灿.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]汽车局部空调热舒适性分析及优化[D]. 王彬彬.吉林大学 2018
[2]车辆乘员舱舒适性分析与热环境优化[D]. 刘海龙.吉林大学 2017
[3]基于扫描的轮胎花纹逆向建模方法及系统开发研究[D]. 宋忠辉.合肥工业大学 2017
[4]基于半导体制冷的汽车局部空调系统关键技术研究[D]. 杜涵.武汉理工大学 2017
[5]电动汽车空调系统设计及风道的设计改进[D]. 刘中历.吉林大学 2014
[6]汽车调温座椅的设计与研究[D]. 李莉莉.华北电力大学 2013
[7]车辆HVAC热环境舒适性评价及其分析方法[D]. 孙一宁.吉林大学 2012
[8]基于人体热舒适性的汽车空调优化设计[D]. 张文阁.湖南大学 2012
[9]提高整体热舒适时局部刺激温度的范围[D]. 章慧颖.上海交通大学 2011
[10]基于人体热调节模型的轿车乘员舱热舒适性分析[D]. 倪冬香.上海交通大学 2010
本文编号：3129954
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