汽车乘坐空间热环境动态特性研究

发布时间：2017-08-30 04:33

  本文关键词：汽车乘坐空间热环境动态特性研究

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【摘要】：随着国家经济发展和人们生活水平的提高,汽车已成为人们生活中不可缺少的一部分,人们一天中待在汽车上的时间越来越长。随着人们对汽车乘坐舒适性的要求逐渐提高,汽车乘坐空间内的热舒适性也就越来越受到关注。由于汽车内部空间狭小、相对封闭,如果车内环境舒适性欠佳,驾驶员长期处于其中,就会导致驾驶员容易疲劳、精神恍惚、心情烦躁和注意力不集中等问题,给各种交通事故埋下了严重的隐患。因此,对汽车乘坐空间热环境动态特性和乘员热舒适性研究,有助于提高车内环境舒适性,降低事故发生的概率。针对现有国内外关于汽车乘坐空间热环境动态特性研究不是很系统,没有考虑车身壁面非均匀温度场对车内热流场的影响以及外界环境因素太阳辐射对车内热环境有何具体影响等问题,本文通过计算流体力学和传热学相关理论知识,运用FLUENT对汽车乘坐空间热环境动态特性及乘员舒适性进行研究。主要研究内容如下:(1)汽车乘坐空间热环境影响特性分析。分析气体流动基本特性,并总结出流体流动通用控制方程;研究汽车乘坐空间热传递原理,推导汽车乘坐空间热传递涉及到的热传导、对流换热、热辐射等基本原理和方程,并计算出多层车身壁面导热热阻和车身壁面对流换热系数;加入太阳辐射模型,选用太阳射线跟踪算法。(2)汽车乘坐空间热环境动态特性分析。首先建立车室三维CAD模型并添加人体模型,划分网格,以重庆市夏季为例,分两个阶段(升温阶段和降温阶段)运用FLUENT进行计算,分析升温和降温阶段车体壁面和车内热环境动态变化特性。为了分析太阳辐射对车内热环境的影响作用,本文分28种情况分析太阳辐射从无到有辐射强度和入射角度不断改变情况下对车内热环境动态特性的影响。研究结果表明:车内热环境高度非均匀瞬态变化;夏季情况下,太阳辐射严重影响着车身壁面及车内空气温度场,进而影响乘员热舒适性。(3)汽车乘坐空间热环境舒适性评价。为了探索通过改变车窗玻璃光学特性来达到降低太阳辐射对车内热环境影响的方法和效果,以当量温度Teq评价指标计算各个节段的当量温度,结果表明改变车窗玻璃光学特性可以有效降低外部环境对车内热环境的影响作用;为了探索汽车空调送风参数(送风温度和送风速度)对车内热环境动态特性变化的影响,选择6组空调送风参数进行模拟,并以当量温度T_(eq)评价指标为基准寻求最佳送风参数,达到构建节能、舒适的车内热环境要求。
【关键词】：车内热环境 动态特性 热舒适性 太阳辐射 汽车空调
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.851
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 汽车乘坐空间热环境研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 乘员热舒适性评价方法研究现状12-14
• 1.3.1 国外研究现状12-13
• 1.3.2 国内研究现状13-14
• 1.4 主要研究内容及研究思路14-17
• 第二章 汽车乘坐空间内流场数值计算及传热基本理论17-28
• 2.1 汽车乘坐空间空气流动基本守恒方程17-18
• 2.1.1 质量守恒方程17
• 2.1.2 动量守恒方程17-18
• 2.1.3 能量守恒方程18
• 2.2 汽车乘坐空间热传递原理18-19
• 2.3 汽车乘坐空间热传导基本原理19-23
• 2.3.1 温度场19-20
• 2.3.2 热传导基本原理20
• 2.3.3 车身壁面导热热阻的确定20-23
• 2.4 汽车乘坐空间空气对流换热基本原理23-24
• 2.5 汽车乘坐空间热辐射基本原理24-26
• 2.6 车身壁面热传递热阻的确定26-27
• 2.7 本章小结27-28
• 第三章 汽车乘坐空间热环境动态特性研究28-48
• 3.1 汽车乘坐空间热环境数值模拟28-32
• 3.1.1 车室物理模型的建立及简化28-29
• 3.1.2 网格划分29-30
• 3.1.3 边界条件和初始条件设置30-32
• 3.2 基于流固耦合的车内热环境动态特性研究32-39
• 3.2.1 自然暴露下车内温度场分析32-35
• 3.2.2 汽车空调作用下车内温度场分析35-39
• 3.3 太阳辐射对车内温度场的影响39-46
• 3.3.1 太阳辐射对车身壁面温度场的影响40-43
• 3.3.2 太阳辐射对乘员舱内温度场的影响43-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第四章 汽车乘坐空间热舒适性分析与评价48-72
• 4.1 汽车乘坐空间热舒适性评价模型48-50
• 4.1.1 汽车乘坐空间热舒适影响因素48
• 4.1.2 汽车乘坐空间热舒适性评价模型48-50
• 4.2 车窗玻璃光学特性对车内热环境舒适性的影响与评价50-57
• 4.2.1 升温时车窗玻璃光学特性对车内热环境舒适性的影响50-54
• 4.2.2 降温时车窗玻璃光学特性对车内热环境舒适性的影响54-56
• 4.2.3 驾驶员热舒适性评价56-57
• 4.3 汽车空调送风速度对车内热环境舒适性的影响与评价57-65
• 4.3.1 汽车空调送风速度对车内空气速度场的影响58-61
• 4.3.2 汽车空调送风速度对车内空气温度场的影响61-63
• 4.3.3 驾驶员热舒适性评价63-65
• 4.4 汽车空调送风温度对车内热环境舒适性的影响与评价65-70
• 4.4.1 汽车空调送风温度对车内空气温度场的影响65-68
• 4.4.2 汽车空调送风温度对车内空气速度场的影响68-69
• 4.4.3 驾驶员热舒适性评价69-70
• 4.5 本章小结70-72
• 第五章 论文总结与展望72-74
• 5.1 总结72
• 5.2 创新点72-73
• 5.3 后期工作展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 攻读学位期间取得的研究成果78

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本文编号：757288