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CFD在某卡车空调风道设计中的应用

2017/7/18    来源:互联网    作者:邢幸  刘志青  樊飞龙  徐文敏  宋学娟      
关键字:CFD  风道  优化  
本文采用CFD软件对某卡车空调风道进行模拟计算,通过分析风道内部结构对各出风口配风比的影响,提出改进措施并经过多轮模拟计算,最后运用试验验证了CFD方法在风道设计优化方面的有效性。

    0 引言

    空调风道是空调系统中制冷和制热空气的通道。风道作为通风系统的主要组成部分,其结构形状与驾驶室内的空气流场和温度场密切相关。

    在某卡车的研发过程中,利用CFD软件对设计部门提出的空调风道进行分析,得到了风道各出风口配风比,根据结果对风道模型进行优化改进,最终达到设计目标。本文来源于工程实际,对汽车空调风道设计优化具有重要的工程价值。

    1 计算模型的建立

    首先通过前处理软件抽出空调风道几何模型的内表面,去除多余的点、线和狭窄面等细小特征,并将风道的进口和出口封闭,得到一个封闭的模型;然后对模型表面划分网格,网格大小为1mmX8mm;最后将模型以.nas格式导入CFD软件中生成体网格,体网格数约为55万,并选择物理模型,包括三维定常不可压粘性流动模型,k-Epsilon湍流模型和雷诺Navier-Stokes控制方程。CFD计算模型建立完成,见图1。

    1

    图1 空调风道CFD计算模型

    2 边界条件的设置

    风道入口选用速度入口边界条件,设空气在风道入口处的速度均匀分布,根据试验测试,入口流量为400m3/h,而入口面积为3.29X10-2m2,计算得出入口速度为3.38m/s;风道出口选用压力出口边界条件,实际情况为标准大气压,故设定相对压强为零。具体边界条件设置见表1。

    表1 计算边界条件

    2

    3 初始设计方案模拟结果分析

    计算迭代1500步。根据计算结果得到空调风道各出口的流量及配风比,结果见表2。其中,对配风比R定义如下:

    表2 初始设计方案模拟结果

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    从表2中可以看出:驾驶室两侧风量分配不均匀,且驾驶员侧出风口1和出风口2的配风比偏差较大。

    提取原结构驾驶员侧出口2部位横向截面速度矢量图,见图2。从图中可以看出,由于结构原因,气流几乎不从出口2流出,而是直接向左侧流动并从出口1流出。

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    图2 出口2部位横向截面速度矢量图

责任编辑:张纯子
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