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天窗的设置对车舱舒适性的影响研究
| 论文题名： | 天窗的设置对车舱舒适性的影响研究 |
| 关键词： | 汽车;内部流场;天窗;仿真技术;结构优化 |
| 摘要： | 随着科技的不断发展，消费者对汽车舒适性和安全性要求的不断提高，司机长期在高温和密闭空间内驾驶，容易出现精神萎靡、困倦、注意力不集中的现象，而这也是导致交通事故的根本原因，也会极大降低乘客的体验感。 天窗已成为消费者在选购汽车时必不可少的配置之一，该配置能够极大改善车舱内部的空气流动性能，优化汽车内部环境。合理的天窗结构可以改善车舱内气流流场，提高车内通风效果、减少噪音和风阻力，提高驾驶舒适性和安全性。本文主要研究天窗的设计对车舱内流场的影响，通过改变汽车天窗尺寸、位置、结构设计，提高车舱内部的空气流动性能。 本文通过对广汽传祺影豹车型设计尺寸建立三维模型，利用流体仿真软件对天窗开启时的汽车内流场进行数值仿真分析，结合实车道路实验验证的方法，输出可行有效的优化改善措施。主要研究内容如下： （1）基于广汽传祺影豹车型设计参数利用CATIA软件建立了汽车三维模型，通过仿真分析及模型验证，对模型进行了修正与简化。 （2）将三维模型导入ANSYSworkbench中进行网格划分、流体域设定，在明确边界条件下对天窗开启状态下进行车舱内流场仿真模拟分析，通过在模型中设定四个监测点以检测收集空气流速及声压级值并分析存在的改善点。 （3）基于仿真结果分析，对天窗结构进行优化并输出三种优化方案：1）两组天窗尺寸结构优化对比；2）增加两组导流板结构参数对比；3）两种优化天窗布局方案对比。 （4）分别对三种不同优化方案的模型进行对比仿真分析，研究汽车行驶状态下这三种优化方案内流场的影响。 （5）基于仿真结果，通过实车路试实验验证车体增加导流板后车内部各个监测点的压力、流速值及风振声压级，最终输出效果明显的优化方案为增加导流板设计。 通过上述分析与优化对比，当增加一块参数值为H=105mm、L=550mm的导流板，且倾角为45°时，汽车车舱内空气流动区域B点的流域流速分别为0.33493m/s，压力值为-637.393Pa，较天窗未优化前0.279293m/s空气流速提高了20%，压力增幅变化不大；D点位置的流域流速及压力值分别为0.30362m/s、-739.432Pa。通过观察发现，车舱内部第二排空气流速较为均匀，上下区域流速值相近，这表示该区域的流通性较高，温度控制较为稳定。通过实验分析可知，优化后的噪声幅值较初始状态降低了5.5dB左右，天窗风振现象基本消失，增加导流板后对车舱内部空气流动性及噪音改善影响比较明显。 |
| 作者： | 王江伟 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王长建;龚建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长江大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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