汽车空调除霜风道分析及结构优化

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1、万方数据第33卷第4期2010年4月l合肥工业大学学报(自然科学版)JOURNAI，0FHEFEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYV01-33No．4Apr．2010汽车空调除霜风道分析及结构优化陶其铭，许志宝，夏广飞(江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽合肥230601)摘要：文章运用CFD方法对某款汽车空调除霜风道内部流动进行了详细分析；研究显示，该空调除霜风道各出风口分风比不合理，且内部存在较多大尺度或小尺度的涡流，这些涡流主要是由除霜风道内部扰流板结构不合理造成的；为消除涡流、改善除霜风道的流场特性，对该除霜风道的内部结构进行了优化设

2、计，改进效果显著。关键词：汽车空调；除霜风道；CFD方法中图分类号：U463．851文献标识码：A文章编号：1003—5060(2010)04—0498—03AnalysisandstructureoptimizationforautoHVACdefrostingductTAOQi—ming，XUZhi—bao，XIAGuang-fei(TechnologyCenter，JianghuaiAutomobileCo．Ltd，Hefei230601。China)Ab删：TheflowfieldinsideautoHeatingVentilationandA

3、irConditioning(HVAC)defrostingductisaria—lyzedindetailforacertainbrandofautobyCFDmethod．硒estudyindicatesthattheairfluxofductoutletisirrationalandtherearelargeandsmall-sizededdiesinthedefrostingductcausedmainlybytheirrationalstructureofspoilers．Foreliminatingtheseeddiesandimprovi

4、ngtheflowfield，thestructureoptimizationde—signfortheautoHVACdefrostingductiscarriedout，whichisobservablyeffectiveKeywords：autoHeatingVentilationandAirConditioning；deforstingduct；CFDmethod基于CFD数值仿真技术的除霜风道优化设计方法能大幅度提高设计产品的质量，降低设计成本，缩短设计周期，是研究汽车整车及零部件空气特性的有力工具‘1

5、。1数值计算模型(1)几何模型及网格划

6、分。图1所示是某汽车除霜风道的几何模型和网格模型。该款车的除霜风道由1个人口和6个出口组成。考虑到工艺数模的复杂性，在不影响计算精度的前提下对模型做了一些简化处理，以减少网格总数及计算时间。但是关键部件如扰流板、风道内壁未作任何简化。从CATIA中导出IGS格式的数模，再导入至Hypermesh中，进行前处理，得到一个封闭空间的计算域。将Hypermesh处理后的网格模型导入STAR-CCM+后，经检查没有几何错误或间隙后可以直接生成计算所需体网格，也可以按照网格尺度要求重新生成面网格，再生成体格。本文的除霜风道模型生成的网格数目约22万。图1除霜风遒

7、几何模型和网格模型(2)边界条件及求解设置。固体区与流体区的物性参数[2](如固体的密度、流体的密度与粘度等)为常数；流动为稳态流动(速度、压力、温度等不随时间变化)；不考虑重力和温度的影响。计算介质为空气，环境大气压力P一10132．5Pa，温度丁一300K，空气密度p=1．225kg／m3，空气黏牧稿日期：2009-04—13作者简介：陶其铭(1979一)．男，安徽铜陵人，江淮汽车股份有限公司工程师万方数据第4期陶其铭，等：汽车空调除霜风道分析及结构优化499度∥=1．7894×10-5N·s／m2。风道人口为流量人口，其人口流量数据由实验测得，出

8、口为压力出口。设空气在风道人口处的速度均匀分布，方向垂直于边界，风道出口处背压为零。对于空调系统的风道分析，压力一速度耦合一般采用SIMPLE方法，采用高雷诺数如湍流模式和non-equilibriumwallfunctions壁面函数；紊动能ki。和紊动能的耗散率ei。由经验公式计算确定；计算选择二阶迎风格式标准肛e湍流模型进行分析。针对该空调系统及设计要求，收敛判断条件为所有物理量的误差不大于1×lo～。(3)计算过程。本次CFD分析的流程如图2所示。窀l步五襞简化除霜风道的设汁模型CATIA十成有限元模型定义材料、边界条件、初始条件和控制参数求解

9、STAR-CCM+查看分析结果改进办案远苎兰多业也幽一图2CFD分析流程图2原除霜风道的CFD