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汽车空调系统仿真优化及舒适性研究
| 论文题名： | 汽车空调系统仿真优化及舒适性研究 |
| 关键词： | 汽车空调系统;仿真优化;制冷循环;温度舒适性;热感觉评价 |
| 摘要： | 在现阶段的研究中，对空调系统及其舒适性的研究大多基于试验的方法，但成本较高，且存在诸多不确定性。随着计算机技术的发展，仿真技术具有的成本低、研发周期短等优点使其得到越来越广泛的应用。本文以某9m客车为研究对象，利用仿真技术对空调系统及部件、乘员舱内流动与传热进行了计算分析，并提出了一种用于舒适性评价的方法。 在空调制冷循环理论基础上，基于KULI软件搭建了空调系统一维仿真模型，并根据行驶工况设定运行条件进行仿真计算。仿真值与试验值对比表明，误差在可接受范围内，该模型可用来模拟车辆空调系统的运行。 在空调系统中，介质的换热是以制冷剂相变的形式进行的，利用试验的手段无法观察到介质微观的流动状态，且仿真模拟的结果和试验结果差距明显，运用CFD手段则可提供解决办法。本文以膨胀阀和蒸发器三维造型为基础，运用FLUENT软件模拟介质的三维相变过程。首先，以流动传热基本方程组为基础，采用RNG k-ε湍流模型和Mixture多相流模型，并建立了以温度为变量的R134a制冷剂各项热力性质多项式。然后，基于相变原理编写UDF，计算分析膨胀阀和蒸发器的工质流速、温度等结果，并用三维计算得到的换热系数修正一维模型，改进模型后再次进行仿真。结果显示，仿真值与试验值的误差明显减小，证明运用三维仿真对一维模型进行修正可显著提高一维仿真的精度，具有一定实际意义。 在此基础上，以一维模型结果作为边界条件，对客车舱内流场进行仿真计算。为更直观地观察舱内环境对人体的影响，在三维造型中加入假人模型来模拟乘客。模拟的结果显示，由于送风口的数目较少且口径较小，送风口出口风速较高，人体体表风速较高，而局部温度过低。在对风道结构进行改进后，再次进行模拟计算，结果表明出风口风速降低10.1％，人体温度回升6.2％。 对于舒适性的研究，目前最为广泛应用的评价指标为PMV-PPD和ASHRAE。本文在其他学者研究的各部位热感觉回归表达式基础上，运用层次分析法分析了头部、躯干、上肢和下肢四个部位在主观评价中所占的比重，对各部分表达式分别赋以相应的权重值，进一步得出了乘员整体热感觉评价方法，对客车舒适性设计和空调系统研发具有参考价值和实际意义。 |
| 作者： | 张楠 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 闫伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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