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基于CFD技术的微型客车空调流场分析与优化设计
| 论文题名： | 基于CFD技术的微型客车空调流场分析与优化设计 |
| 关键词： | 微型客车;空调系统;流场特性;优化设计;计算流体力学技术 |
| 摘要： | 汽车空调作为现代化汽车结构中主要系统之一，影响着乘员舱热舒适性和风挡玻璃除霜性能，从而直接影响驾驶安全性。空调系统提供的气流在乘员舱内的分布和气流的温度决定了夏季降温效果和冬季除霜性能，汽车空调流场特性的分析与优化已经成为了汽车开发过程中的重要环节。 本文立足于某汽车设计公司开发一款新车的实际需求，以处于开发初期的微型客车为研究对象，主要进行微型客车空调流场特性研究，具体包括乘员舱内热舒适性研究和前挡风玻璃上霜层融化特性研究两个方面。 在微型客车的乘员舱热舒适性方面，使用CATIA三维设计软件建立微型客车几何模型，使用网格划分软件HYPERMESH建立网格模型，使用CFD软件FLUENT进行风管通风性能和乘员舱热舒适性能的数值模拟。根据风管表面的压力云图、风管内流线图和各出风口风量配比提出风管结构的修改意见，结果表明修改后模型各出风口风量的分配达到技术标准，气流组织更加通畅，压力损失得到减小。通过驾驶员表面和乘员舱纵切面的速度云图以及温度云图探究乘员舱内速度场和温度场的分布规律，然后以送风温度和送风量作为设计变量使用正交试验法探究两个变量对室内温度场分布和速度场分布的影响，结合热舒适性要求和经济性要求给出两个送风参数的推荐值。 在汽车前挡风玻璃除霜性能分析与优化方面，分析得出影响微型客车除霜性能的主要参数，具体包括送风参数和几何参数两大类。对于送风参数，首先通过FLUENT软件对处于基准工况下的除霜模型进行稳态和瞬态模拟，其次研究送风参数的改变对玻璃面上的温度场分布、速度场分布、特征点的温变特性和霜层平均液相率的影响，最后结合经济性要求和国家标准给出送风参数的推荐值。对于几何参数，本文采用基于响应面模型的优化设计方法，首先以几何参数为设计变量，使用拉丁超立方试验设计方法进行试验设计，其次以A区、A区和B区内的霜层在瞬态分析中前20分钟内的平均液相率为目标函数，数值模拟出各组设计变量对应的目标函数值，根据试验设计矩阵和仿真结果建立响应面模型并检验其精度，最后通过多岛遗传算法对各个设计变量进行优化设计并得到最优值，优化设计的结果表明除霜性能得到显著的改善。 本文基于CFD数值模拟技术对微型客车空调系统设计过程中的重要参数进行选配和优化，为企业解决了汽车空调系统设计过程中的关键问题。 |
| 作者： | 刘成 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 刘会霞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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