CN105678024A - 一种汽车乘客舱降温速率的获取方法 - Google Patents

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吴长水
何良
龚元明
周建鹏
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Abstract

本发明涉及一种汽车乘客舱降温速率的获取方法。该方法包括以下步骤：(1)构建乘客舱物理模型；(2)设置乘客舱空调入口边界条件；(3)进行热流场仿真，记录仿真初始时刻的温度为T0、热平衡状态时温度为Tn以及仿真初始时刻到进入热平衡状态时刻之间的时间间隔t；(4)获取降温速率vT，降温速率vT根据下述公式获取：与现有技术相比，本发明具有方法简单、获取的降温速率更精确，具有更好的实用价值。

Description

一种汽车乘客舱降温速率的获取方法
技术领域
本发明涉及一种降温速率的获取方法，尤其是涉及一种汽车乘客舱降温速率的获取方法。
背景技术
夏季车外环境温度高，太阳辐射强度大，车辆在行驶时车内的温度会非常高。为了给车内的驾驶员和乘客保持一定的舒适度，车辆需要安装空调系统进行降温，使乘客舱内的温度保持在较低的温度。不同的空调系统制冷能力不相同，不同车型的车辆由于车辆本身及使用环境的差异，乘客舱内温度降温速率也不同。因此，确定汽车乘客舱内温度降温速率是汽车开发过程当中的一个关键步骤。
目前汽车设计前期对于汽车乘客舱内降温速率的确定，主要以经验为主，大致根据相似的车型估计一个值，用于开发设计。这种方法简单快捷但存在很大的弊端，根据经验估计得到的乘客舱内温度降温速率值没有办法全面的考虑影响热负荷的各种因素，同时根据经验估算得到的值也没有办法进行准确的量化。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种汽车乘客舱降温速率的获取方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种汽车乘客舱降温速率的获取方法，该方法包括以下步骤：
(1)构建乘客舱物理模型；
(2)设置乘客舱空调入口边界条件；
(3)进行热流场仿真，记录仿真初始时刻的温度为T0、热平衡状态时温度为Tn以及仿真初始时刻到进入热平衡状态时刻之间的时间间隔t；
(4)获取降温速率vT，降温速率vT根据下述公式获取：
v T = T n - T 0 t .
所述的步骤(1)具体包括：
(101)根据具体的乘客舱的内部空间尺寸构建其几何尺寸模型；
(102)根据具体的乘客舱设定乘客舱的各个壁面的物理属性参数。
所述的入口边界条件为速度入口边界条件，即定义水力直径DH和湍流强度I，具体地：
D H = 4 A S , Re D H = u u ‾ D H , I = 0.16 ( R eD H ) - 1 8 ,
其中，A为空调管道的过流面积，S为空调管道的湿周长度，为湍流的平均速度，u为常数且u＝1.7894×10-5，为雷诺数。
所述的步骤(2)后还包括下述步骤：设置汽车的行驶方向、日期、时间、汽车所处的地理位置、太阳辐射的方向以及天气状况。
所述的热流场仿真采用FLUENT软件进行。
所述的内部空间尺寸包括防火墙到仪表板X向边缘的距离、防火墙到前排座椅靠背X向中部的距离、防火墙到后排座椅靠背X向中部的距离、防火墙到后挡风玻璃X向最大值的距离、顶棚护板到前挡风玻璃Z向底边的距离、顶棚护板到座椅腰部的距离、顶棚护板到地毯的距离、主驾侧门护板到主驾侧座椅肩部位置的距离、主驾侧门护板到副驾侧座椅肩部位置的距离以及主驾侧门护板到副驾侧门护板的距离，其中X向为汽车长度方向，Z向为汽车高度方向。
所述的壁面包括前挡风玻璃、防火墙、顶棚、地板、前挡风玻璃、后挡风玻璃、前车门、后车门、内饰件、座椅和后备箱。
所述的物理属性参数包括材料、厚度、密度、面积、比热和传热系数。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明提出一种汽车乘客舱降温速率的获取方法，与传统经验确定的方法相比，其可以进行更加准确的量化，在获取过程中可以集成更多的影响热负荷大小的因素，因此获取的结果更为准确；
(2)本发明获取方法是通过构建乘客舱物理模型，并采用FLUENT软件对乘客舱物理模型进行分析，从而得到准确的乘客舱降温速率，可以为汽车空调系统开发设计提供良好的参考，具有很好的实用性。
附图说明
图1所示为本发明降温速率获取方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种汽车乘客舱降温速率的获取方法，该方法包括以下步骤：
执行步骤1，构建乘客舱物理模型；
执行步骤2，设置乘客舱空调入口边界条件；
执行步骤3，进行热流场仿真，记录仿真初始时刻的温度为T0、热平衡状态时温度为Tn以及仿真初始时刻到进入热平衡状态时刻之间的时间间隔t；
执行步骤4，获取降温速率vT，降温速率vT根据下述公式获取：
v T = T n - T 0 t .
所述的步骤1具体包括：
(101)根据具体的乘客舱的内部空间尺寸构建其几何尺寸模型；所述的内部空间尺寸包括防火墙到仪表板X向边缘的距离、防火墙到前排座椅靠背X向中部的距离、防火墙到后排座椅靠背X向中部的距离、防火墙到后挡风玻璃X向最大值的距离、顶棚护板到前挡风玻璃Z向底边的距离、顶棚护板到座椅腰部的距离、顶棚护板到地毯的距离、主驾侧门护板到主驾侧座椅肩部位置的距离、主驾侧门护板到副驾侧座椅肩部位置的距离以及主驾侧门护板到副驾侧门护板的距离，其中X向为汽车长度方向，Z向为汽车高度方向。
(102)根据具体的乘客舱设定乘客舱的各个壁面的物理属性参数；所述的壁面包括前挡风玻璃、防火墙、顶棚、地板、前挡风玻璃、后挡风玻璃、前车门、后车门、内饰件、座椅和后备箱。上述各壁面是由外板件、内板件、隔热层、内饰板件共同组成的，例如前车门壁面是由前车门外板、前车门内板、前车门隔热板、前车门护板共同组成，具体的壁面可根据实际情况得出。所述的物理属性参数包括材料、厚度、密度、面积、比热和传热系数。
步骤2中的入口边界条件为速度入口边界条件，即定义水力直径DH和湍流强度I，具体地：
D H = 4 A S , Re D H = u u ‾ D H , I = 0.16 ( R eD H ) - 1 8 ,
其中，A为空调管道的过流面积，S为空调管道的湿周长度，为湍流的平均速度，u为常数且u＝1.7894×10-5，为雷诺数。
由于太阳辐射对车室内温度变化的影响较大，所述的步骤2后还包括下述步骤：设置汽车的行驶方向、日期、时间、汽车所处的地理位置、太阳辐射的方向以及天气状况。
该发明中所述的热流场仿真采用FLUENT软件进行，FLUENT软件是一种CFD软件，CFD是ComputationalFluidDynamic的简称，即计算流体动力学。CFD是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。这里采用的FLUENT软件是通用流体分析软件，是一个用于模拟和分析在复杂几何区域内的流体流动与热交换问题的专用CFD软件，广泛应用于航空、汽车、机械、水利等领域。该发明中热流场仿真不限于采用FLUENT软件，对于其他的可进行热流场仿真的CFD软件均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种汽车乘客舱降温速率的获取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)构建乘客舱物理模型；
(2)设置乘客舱空调入口边界条件；
(3)进行热流场仿真，记录仿真初始时刻的温度为T0、热平衡状态时温度为Tn以及仿真初始时刻到进入热平衡状态时刻之间的时间间隔t；
(4)获取降温速率vT，降温速率vT根据下述公式获取：
v T = T n - T 0 t .
2.根据权利要求1所述的一种汽车乘客舱降温速率的获取方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括：
(101)根据具体的乘客舱的内部空间尺寸构建其几何尺寸模型；
(102)根据具体的乘客舱设定乘客舱的各个壁面的物理属性参数。
3.根据权利要求1所述的一种汽车乘客舱降温速率的获取方法，其特征在于，所述的入口边界条件为速度入口边界条件，即定义水力直径DH和湍流强度I，具体地：
D H = 4 A S , Re D H = u u ‾ D H , I = 0.16 ( R eD H ) - 1 8 ,
其中，A为空调管道的过流面积，S为空调管道的湿周长度，为湍流的平均速度，u为常数且u＝1.7894×10-5，为雷诺数。
4.根据权利要求1所述的一种汽车乘客舱降温速率的获取方法，其特征在于，所述的步骤(2)后还包括下述步骤：设置汽车的行驶方向、日期、时间、汽车所处的地理位置、太阳辐射的方向以及天气状况。
5.根据权利要求1所述的一种汽车乘客舱降温速率的获取方法，其特征在于，所述的热流场仿真采用FLUENT软件进行。
6.根据权利要求2所述的一种汽车乘客舱降温速率的获取方法，其特征在于，所述的内部空间尺寸包括防火墙到仪表板X向边缘的距离、防火墙到前排座椅靠背X向中部的距离、防火墙到后排座椅靠背X向中部的距离、防火墙到后挡风玻璃X向最大值的距离、顶棚护板到前挡风玻璃Z向底边的距离、顶棚护板到座椅腰部的距离、顶棚护板到地毯的距离、主驾侧门护板到主驾侧座椅肩部位置的距离、主驾侧门护板到副驾侧座椅肩部位置的距离以及主驾侧门护板到副驾侧门护板的距离，其中X向为汽车长度方向，Z向为汽车高度方向。
7.根据权利要求2所述的一种汽车乘客舱降温速率的获取方法，其特征在于，所述的壁面包括前挡风玻璃、防火墙、顶棚、地板、前挡风玻璃、后挡风玻璃、前车门、后车门、内饰件、座椅和后备箱。
8.根据权利要求2所述的一种汽车乘客舱降温速率的获取方法，其特征在于，所述的物理属性参数包括材料、厚度、密度、面积、比热和传热系数。
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