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基于CFD技术汽车风窗玻璃除霜性能的数值模拟及优化
| 论文题名： | 基于CFD技术汽车风窗玻璃除霜性能的数值模拟及优化 |
| 关键词： | 运动型多用途汽车;除霜系统;计算流体动力学;仿真分析 |
| 摘要： | 在人们的生活水平提高的同时，汽车工业也得到了快速的发展。人们对车辆的行驶安全性和乘坐舒适性的渴求也在不断提高。汽车的空调系统与汽车的安全和舒适度有着密切的关系。汽车空调系统是汽车在寒冷环境下确保安全性、舒适性的重要保障。寒冷环境下汽车挡风玻璃的视野清晰度是汽车除霜性能的重要体现。针对汽车除霜系统的性能问题，我国制定了相应的法规GB11555-2009，并提出了试验方法、步骤以及法规要求。因而汽车除霜性能的仿真分析为整车的研发提供了有利的保障，运用CFD仿真分析能够有效的降低开发成本、缩短研发周期，因此CFD仿真分析在整车研发前后期都有广泛的应用。 本文以某SUV为研究对象，针对该车型原始除霜风道A除霜效果未能满足国家法规要求，开展相关研究工作。首先，采用CATIA软件建立整车3D模型，以原始除霜风道为基础，对其结构优化，设计相应的除霜风道方案B、C。其次，建立整车及除霜风道的数值模型，采用CFD仿真软件STAR-CCM+对风道方案B、C进行数值模拟分析，通过稳态计算得出方案B、C的速度场、压力场、温度场分布结果。速度场分析从表面流速覆盖率、风道流量、速度均匀性以及风窗玻璃速度轨线四个方面对比方案B、C的稳态结果，方案C的除霜效果要优于方案B；压力场分析从压力分布以及风道进出口的压力损失两个方面对比方案B、C的稳态结果，方案C的除霜效果要优于方案B；温度场分析从温度分布来对比方案B、C的稳态结果，因方案B比方案C的计算时间长，高温区比方案C多一些，需对方案B、C进行瞬态计算分析，得出两方案的霜层融化状态结果，结果均满足国标法规要求，从同时刻下的除霜面积和完成除霜的时间对比，方案C的除霜效果要优于方案B，方案C为最优方案，最后根据方案C调整风道的结构，对整车进行除霜性能试验，得出不同时间段的霜层融化状态图，与仿真结果对比，验证了仿真的合理性与准确性。 本文通过改变除霜风道的结构，并采用仿真与试验相结合的研究方法，以提高除霜效果满足法规要求。运用仿真分析方法可以降低开发成本、减少研发周期，采用试验验证能够确保仿真的真实度。 |
| 作者： | 孙城 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 李文超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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