1、答辯人：張子一 指導老師：汪怡平大客車車內流場數值分析汽車工程學院CONTENTS142536研究背景CFD基礎及原理空調客車車內空氣品質車室內流場的模擬計算客車空調的結構型式結論與展望1研究背景PPT模板下載： 行業PPT模板： 節日PPT模板： PPT素材下載： PPT圖表下載： 優秀PPT下載： PPT教程： Word教程： Excel教程： 資料下載： PPT課件下載： 范文下載： 試卷下載： 教案下載： PPT論壇： 1研 究 背 景研究背景 客車是我國中、短途客運的主要交通工具之一。其內部流場品質與污染物擴散控制，影響著駕乘人員的身心健康。隨著經濟快速發展，人們對于客車的舒適性有了

2、更高的要求。空調可以為人們提供更加宜人的車內環境。所以，通常采用空調系統來改善客車車廂由高密封性所帶來的熱舒適性以及空氣品質問題。相比于國外，我國對于公路客車室內氣流組織的研究非常少。因此，為了提高乘客的乘車舒適性，開展客車車內流場研究變得尤為重要和迫切。國外現狀國內現狀上世紀六十年代末，國外科研機構便運用CFD對空調中的流體力學問題進行系統的科學研究。國外科研機構對于客車技術領域研究主要采用氣流分析方法。二十世紀八十年代中期，國內便開始了對空調客車的研究。相比于國外，我們還是停留在空調客車研究的初期和中期階段。1研 究 背 景研究目的 為了提高乘客的乘車舒適性，開展客車車內流場研究 本文類比

3、于建筑室內領域以及轎車領域的研究方法對空調大客車進行內流場數值分析，并對車室內的流場組織進行研究空調客車計算流體動力學空調型式1研 究 背 景1研 究 背 景研究意義提高舒適性 開展對客車車內的流場品質的研究，保證良好的空氣質量。可以有效提高乘客的乘坐舒適性。提高安全性 為司機提供舒適的駕駛環境，減輕長時間駕駛造成的疲憊感，進而提高客車在行駛中的安全性。節能改進現有的空調系統，達到節能的目的。研究路線1分析確定評價影響乘客舒適性的因素以及評價指標。第一階段 3借助CATIA對某國產大型客車建立物理模型，ICEM畫網格，FLUENT進行數值模擬，最后運用CFD POST進行后處理，最后得到其溫度

4、場和速度場。第三階段 2研究送回風口的附近的空氣流動規律，選取所采用的空調布置形式。第二階段 4分析提出改進方案。采用新型靜壓式空調送風道改進傳統風道，重新進行分析進行對比。第四階段 1研 究 背 景2空調客車車內空氣品質空氣品質2空 調 客 車 車 內 空 氣 品 質 室內空氣品質簡稱IAQ。通常我們用一系列污染物濃度指標來定義IAQ。除了污染物的影響，評價室內空氣品質的還與人的主觀感受有著密切的聯系。空調客車車內主要污染物新風量新風潔凈程度影響空氣品質的因素2空 調 客 車 車 內 空 氣 品 質 車內有害物濃度 車內空氣平均流速 車內相對濕度評價指標車內平均溫度人體舒適性影響因素所處環境

5、的溫度接觸周圍物體表面溫度空氣品質3客車空調的結構型式和車室氣流組織3客 車 空 調 的 結 構 型 式 和 車 室 氣 流 組 織頂置式空調在車頂上布蒸發器與冷凝器。因此僅需要在車頂骨架上稍加作改裝，便可以方便地對空調進行安裝。制冷劑管路也因空調結構得以方便連接。而且也可以很快的將蒸發器中的出風送入到風道。結構型式客車空調有三種主要的構形式，分別為：頂置式空調，內置式空調，整體下置式空調。3客 車 空 調 的 結 構 型 式 和 車 室 氣 流 組 織整體下置式空調整體下置式空調結構緊湊、總成數量少、制冷量大、重量很大。空調被布置在地板下。從而節約了空間。車廂的乘客室也較為完整，方便車內設計

6、布置。送風機壓力大，風道也更長。布置容易是整體下置式空調最顯著的優點。所以其多應用于發動機功率小以及需要不受主發動機工作影響空調系統的大中型空調客車上。內置式空調 內置式空調系統的主要優點是：1.貫流式風機噪音小，因而車內整體噪聲情況能夠得到明顯的改善。2.避免了一部分速度很大的冷空氣直接吹向乘客面部所引起的不適。3.車內空氣的流速低，噪音小。 內置式空調系統的主要缺點是： 該空調因為布置結構復雜，會導致維修麻煩、維修費用高。送、回風口空氣流動規律 空氣經過處理從送風口進入車室內。這部分處理后的空氣與室內的空氣進行熱濕交換。空氣的一進一出，通過回風口排出車外。這種情況會導致車室內空氣的發生擾動

7、。不同空調工作效果對應著不同空氣流動狀況。因此，正常工作的空調客車需要一定均勻的風和空氣溫度。送風口空氣 流動規律3客 車 空 調 的 結 構 型 式 和 車 室 氣 流 組 織關鍵字1.自由射流2.非等溫自由射流3.受限射流4.貼附射流3回風口空氣 流動規律 回風口與送風口的空氣流動規律完全不同，送風射流以一定的擴散角向外擴散，而回風氣流則從四面八方流向回風口，流線向回風口集中形成點匯，其等速面以此點匯為中心近似于球面。因此，回風口周圍氣流的速度場比射流速度場衰減快得多，也就是送風射流的作用區要比回風口氣流的作用區大得多。所以送風氣流對室內氣流組織的影響大，而回風氣流對氣流組織的影響較小氣流

8、組織形式中回風中送風上回風下送風回風下送風上回風上送風客 車 空 調 的 結 構 型 式 和 車 室 氣 流 組 織4CFD基礎及原理方法一方法二計算流體動力學 CFD是近代流體力學，數值數學和計算機科學結合的產物，是一門具有強大生命力的邊緣科學。它以電子計算機為工具，應用各種離散化的數學方法，對流體力學的各類問題進行數值實驗、計算機模擬和分析研究，以解決各種實際問題。4CFD基礎及原理CFD在汽車工程領域的應用缸內燃燒模擬排放系統模擬駕駛區座椅舒適度的模擬汽車外部氣流的流動CATIACATIA 如今市場已經對CAD軟件進行了廣泛應用，借此對其展開建模活動。本文選擇CATIA作為空調客車幾何建

9、模軟件。4CFD主要軟件FLUENTFLUENTFluent是流體力學工程運用中比較流行的CFD軟件包廣泛的應用在流體建模分析以及仿真中。ICEMICEM ICEM軟件所面向的的是CFD分析的前處理器。能夠對多種形式的CAD、有關求解軟件的接口提供有效支持。可在短時間內將結構、非結構、結構/非結構等諸多混合式網格成功生成。 CFD-POST CFD-POST 運用CFD來求解復雜的流動問題。將計算結果以動態或者靜態的圖像圖形的格式輸出才可以從大量的數據中找出流動的規律和機理，這樣才得以為分析提供方便CFD基礎及原理5車室內流場的模擬計算5車室內流場的模擬計算模型車的主要參數總體計算流程5ACB

10、物理模型的建立車室內流場的模擬計算計算域的生成與網格劃分5駕駛區座椅舒適度的模擬汽車外部氣流的流動汽車外部氣流的流動網格劃分結構網格非結構網格結構/非結構混合網格車室內流場的模擬計算方法二送風口的邊界條件 本文中的回風的溫度取值為27。5 利用 Fluent 求解器進行模擬計算1能量方程2設置湍流模型3設置流體的材料屬性4設置邊界條件5壁面的邊界條件6內部界面的邊界條件7求解參數送風口的邊界條件車室內流場的模擬計算5數值模擬計算結果 數值模擬計算時，對出口平均流量、平均溫度以及誤差的觀測是很有必要的。并且還需判斷其收斂性。收斂與否的可從平均溫度和平均流量的圖形看出，當兩者圖形斜率最后為零時，則

11、收斂。車室內流場的模擬計算5縱向截面上的溫度分布 在CFD POST后處理的基礎上，對客車車廂左(右）側某截面的溫度分布進行仿真模擬車室內流場的模擬計算5 Z軸方向上的溫度分布 通過模擬仿真最后得到的Z軸方向上在乘員頭部高度截面的溫度分布圖車室內流場的模擬計算5橫向截面上的速度分布 單側兩排共用一個出風口，同時車室內12個送風口的送風速度以及溫度有著非常明顯的差異。所以，車內的氣流速度起伏很大，如此乘客頭部會感覺到明顯的氣流，進而降低乘客乘車舒適度室內流場的模擬計算5現有空調結構的不足和改進方案 送風口溫度及速度不均，導致車廂里溫度以及速度分布出行波動性，乘車基本的舒

12、適性難以得到保證傳統改進方案新型靜壓式空調送風道優點 該風道由兩結構構成，即靜壓箱和主風道，空氣在靜壓箱內經過靜壓處理，會從送風口均勻輸出，改進了傳統空調的不足之處車室內流場的模擬計算5縱向截面新型靜壓式空調送風道傳統風道車室內流場的模擬計算5 Z軸方向新型靜壓式空調送風道傳統風道 座椅上部的溫度是均勻分布的，乘客有著良好的乘坐舒適性。車室內流場的模擬計算5橫向截面上的速度分布 采用改進新型靜壓式空調送風道后，在乘客區從前往后第一排至最后一排截面上的速度分布圖。較之前兩側風速更加對稱平穩室內流場的模擬計算123 改進后，車內熱源大大減少甚至消失。這些溫度均勻性的改變會

13、提升乘客在空調環境中的舒適度。 經過改進后，Z軸方向上的溫度分布與改進前相比更為理想。 采用改進新型靜壓式空調送風道后，速度分布和大小在橫向截面上變得更為科學，且氣流速度以及方向的改進在一定程度上，降低了乘客頭部等敏感部位的不適感。5兩種方案的對比分析車室內流場的模擬計算6結論與展望1423 空氣品質會給駕乘人員的身心健康帶來巨大影響。有很多因素會影響車內乘客乘坐舒適性，評價指標如下：平均溫度、車內空氣的平均流速、相對濕度及車室內污染物濃度等。 客車空調系統設計與布置對車內空調品質影響作用最大。風口位置和空調工況決定著車室內氣體組織的流動規律。進而車內影響溫度場和速度場的分布。 需要對模型進行合理簡化，保證模型具有良好的精確性。還需要根據仿真結果不斷地修所建立的模型，才能最終獲得較為理想的結果。 對新型靜壓式空調送風道進行建模仿真，分析此時車內溫度場以及速度場。發現該風道因其均勻恒溫送風的特點，使車內空氣溫度和風速的大小以及分布都更加合理。可以有效的提高了車內駕乘人員的是舒適性。結論5結 論 與 展 望1423 接下來的研究中會結合車內生物源污染物擴散以及車內濕度分布再進行模擬分析研究，從而對