CN105335577B - 汽车空调除霜风道的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车内饰件的设计方法，特别的涉及汽车空调风道的计算机模拟设计，其流程包括如下步骤：1)建模，利用建模软件将设计工程师提供的产品数据建成封闭的网格模型；2)CFD分析，利用分析软件对上述步骤1)所建的模型进行稳态除霜分析；3)优化分析，根据CFD分析结果，针对未达标的区域进行优化，设置设计变量，给出一个浮动范围；4)根据上述步骤3)的设计变量编辑目标函数，进行优化分析；5)模型转化，将优化后符合要求的网格模型转化成三维数据，进行实体制造。本发明好处是利用计算机软件实现设计变量优化，变量明确，目标明确，使CAE工程师和设计工程师相配合，在尽量短的时间内达到设计优化的目标。

Description

汽车空调除霜风道的设计方法

技术领域

本发明涉及一种汽车内饰件的设计方法，特别的涉及汽车空调风道的计算机模拟设计。

背景技术

一款汽车的性能，不仅仅包括其动力性和经济性，功能性和舒适性也是很重要的参考指标，尤其是在夏季雨天或者冬季结霜的情况下，其除霜和除雾的功能显得尤为突出。如果车子的除霜效果不好，会严重的影响驾驶员的视线，存在行车隐患。从出风口吹出来的风，如果分布不均匀或者温度不均匀，就会使乘员有不舒服的感觉，所以风量的分配还是很重要的。传统的设计方法是，设计工程师凭借自己的经验对结构进行优化，较为费时费力。

发明内容

本发明的目的是提供一种设计效率高、能够缩短风道研发周期的汽车空调除霜风道的设计方法。

实现本发明目的的技术方案如下：一种汽车空调除霜风道的设计方法，采用CAE仿真技术，其流程包括如下步骤：

1)建模，利用建模软件将设计工程师提供的产品数据建成封闭的网格模型，包含前挡风玻璃、左右挡风玻璃、风道及带格栅的出风口和车厢；

2)CFD分析，利用分析软件对上述步骤1)所建的模型进行稳态除霜分析，观察前挡风玻璃及左前、右前侧挡风玻璃上的目标区域是否能够完全被覆盖，各出风口处的风量比例能否达到设定要求；

3)优化分析，根据CFD分析结果，针对未达标的区域进行优化，设置设计变量，将空调风道左侧、左前侧、右前侧、右侧的入口长度L1、L2、L3、L4在各自原长度的基础上给出一个浮动范围，将左、右侧风管的截面积标识为S1和S2，将前除霜风道跟前挡风玻璃的夹角标识为θ，并在原角度的基础上给出一个浮动范围，将各风道的弯折曲率Φ1、Φ2、Φ3、Φ4在各自半径的基础上给出一个浮动范围；

4)根据上述步骤3)的设计变量编辑目标函数，进行优化分析；

5)模型转化，将优化后符合要求的网格模型转化成三维数据，进行实体制造。

上述步骤3)和步骤4)中设计变量，每次只更改其中的一项，进行风量优化分析。上述步骤3)中优先考虑将左、右侧风管的截面积S1和S2作为设计变量，进行优化分析。

本发明好处是利用计算机软件实现设计变量优化，变量明确，目标明确，使CAE工程师和设计工程师相配合，在尽量短的时间内达到设计优化的目标；通过设置有效的设计变量，设置对改善结果影响最大的因素即风道进口截面的比例为优先考虑的设计变量，这样能更有效率的达到优化设计目的。

附图说明

图1为空调风道结构示意图。

图2为风道入口截面示意图。

图3为左、右侧风道截面示意图。

图4为风道与前挡风玻璃的夹角示意图。

图5为风道弯折曲率示意图。

图6为挡风玻璃除霜区域示意图。

图7为优化流程图。

具体实施方式

见图1、图2、图6和图7，针对汽车空调及风道建立有效的三维网格模型，利用上述三维网格模型进行CFD分析，并从分析结果中计算出各风道入口的风量分配；查看图6所示的各挡风玻璃上的风速云图，看从风道出口吹出来的风在挡风玻璃上的覆盖区域.

根据CFD分析的结果，首先调整风道入口的风量分配，将风道入口的长度(见图2和图3)L1、L2、L3、L4和左、右侧风道的截面积S1、S2作为设计变量，每次只改变一个变量，一般风量分配的比例为1:4:4:1，但是由于从空调出口产生的风并不是均匀分布，所以风道入口的截面积比较难控制，将其作为设计变量，给出适当的调节范围，将出风口的分量比例1:4:4:1作为目标，进行优化分析，得出最佳的风道入口的截面结果。

见图4、图5和图6，根据得出的风道入口的最佳结果，再次进行CFD分析，核对出风口出处的风量是否已经达到要求，再观察挡风玻璃上风的分布情况，以便有目的的进行风向调节。首先通过控制来控制风量分配；在分量分配达标的前提下，在进行风向的调节，风向可以通过调节出风口处格栅叶片的角度，或者调节风管的折弯曲率来控制，使得从风道左前、右前出风口吹出来的风能够完全覆盖前挡风玻璃的A、A′、B区(见图6)，左右出风口吹出来的风能够完全覆盖左右两侧挡风玻璃的目标区域；当风量分配和风向都能达到要求的时候，除霜基本可以达到要求，驾驶员的视线会清晰很多。

进行风向调节时首先将风道跟前挡风玻璃的角度θ作为设计变量，将其调整到能够达到最佳的除霜状态为止，如果仍让不能完全覆盖除霜区域，在该状态的基础上再将风道的折弯曲率作为设计变量进行微调，每次只改变一个变量，直至得到符合要求的结果。最后将符合要求的网格模型转换成三维数据提供给设计工程师，进行实体制造。

以上所述发明的实施方式，只是列举了部分的优化参数，未详尽示出所有的可优化范围，但是，在不脱离本发明理念的前提下，应该认为，相似的修改及优化变形都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种汽车空调除霜风道的设计方法，其特征在于：采用CAE仿真技术，其流程包括如下步骤：

1)建模，利用建模软件将设计工程师提供的产品数据建成封闭的网格模型，包含前挡风玻璃、左右挡风玻璃、风道及带格栅的出风口和车厢；

2)CFD分析，利用分析软件对上述步骤1)所建的模型进行稳态除霜分析，观察前挡风玻璃及左前、右前侧挡风玻璃上的目标区域是否能够完全被覆盖，各出风口处的风量比例能否达到设定要求；

3)优化分析，根据CFD分析结果，针对未达标的区域进行优化，设置设计变量，将空调风道左侧、左前侧、右前侧、右侧的入口长度L1、L2、L3、L4在各自原长度的基础上给出一个浮动范围，将左、右侧风管的截面积标识为S1和S2，将前除霜风道跟前挡风玻璃的夹角标识为θ，并在原角度的基础上给出一个浮动范围，将各风道的弯折曲率Φ1、Φ2、Φ3、Φ4在各自半径的基础上给出一个浮动范围；

4)根据上述步骤3)的设计变量编辑目标函数，进行优化分析；

5)模型转化，将优化后符合要求的网格模型转化成三维数据，进行实体制造。

2.根据权利要求1所述的汽车空调除霜风道的设计方法，其特征在于：上述步骤3)和步骤4)中设计变量，每次只更改其中的一项，进行风量优化分析。

3.根据权利要求1所述的汽车空调除霜风道的设计方法，其特征在于：上述步骤3)中优先考虑将左、右侧风管的截面积S1和S2作为设计变量，进行优化分析。