一種汽車乘客艙降溫速率的獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種降溫速率的獲取方法，尤其是涉及一種汽車乘客艙降溫速率的獲 取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 夏季車外環(huán)境溫度高，太陽輻射強(qiáng)度大，車輛在行駛時車內(nèi)的溫度會非常高。為了 給車內(nèi)的駕駛員和乘客保持一定的舒適度，車輛需要安裝空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行降溫，使乘客艙內(nèi) 的溫度保持在較低的溫度。不同的空調(diào)系統(tǒng)制冷能力不相同，不同車型的車輛由于車輛本 身及使用環(huán)境的差異，乘客艙內(nèi)溫度降溫速率也不同。因此，確定汽車乘客艙內(nèi)溫度降溫速 率是汽車開發(fā)過程當(dāng)中的一個關(guān)鍵步驟。
[0003] 目前汽車設(shè)計前期對于汽車乘客艙內(nèi)降溫速率的確定，主要以經(jīng)驗為主，大致根 據(jù)相似的車型估計一個值，用于開發(fā)設(shè)計。這種方法簡單快捷但存在很大的弊端，根據(jù)經(jīng)驗 估計得到的乘客艙內(nèi)溫度降溫速率值沒有辦法全面的考慮影響熱負(fù)荷的各種因素，同時根 據(jù)經(jīng)驗估算得到的值也沒有辦法進(jìn)行準(zhǔn)確的量化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種汽車乘客艙降 溫速率的獲取方法。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] -種汽車乘客艙降溫速率的獲取方法，該方法包括以下步驟：
[0007] (1)構(gòu)建乘客艙物理模型；
[0008] (2)設(shè)置乘客艙空調(diào)入口邊界條件；
[0009] (3)進(jìn)行熱流場仿真，記錄仿真初始時刻的溫度為T〇、熱平衡狀態(tài)時溫度為Tn以及 仿真初始時刻到進(jìn)入熱平衡狀態(tài)時刻之間的時間間隔t;
[0010] (4)獲取降溫速率ντ，降溫速率ντ根據(jù)下述公式獲?。?br>[0011]
[0012] 所述的步驟(1)具體包括：
[0013] (101)根據(jù)具體的乘客艙的內(nèi)部空間尺寸構(gòu)建其幾何尺寸模型；
[0014] (102)根據(jù)具體的乘客艙設(shè)定乘客艙的各個壁面的物理屬性參數(shù)。
[0015] 所述的入口邊界條件為速度入口邊界條件，即定義水力直徑DH和湍流強(qiáng)度I，具體 地：
[0016]
[0017]其中，A為空調(diào)管道的過流面積，S為空調(diào)管道的濕周長度，^為湍流的平均速度，u 為常數(shù)且u = 1.7894 X 10_5，為雷諾數(shù)。
[0018] 所述的步驟(2)后還包括下述步驟:設(shè)置汽車的行駛方向、日期、時間、汽車所處的 地理位置、太陽輻射的方向以及天氣狀況。
[0019] 所述的熱流場仿真采用FLUENT軟件進(jìn)行。
[0020] 所述的內(nèi)部空間尺寸包括防火墻到儀表板X向邊緣的距離、防火墻到前排座椅靠 背X向中部的距離、防火墻到后排座椅靠背X向中部的距離、防火墻到后擋風(fēng)玻璃X向最大值 的距離、頂棚護(hù)板到前擋風(fēng)玻璃Z向底邊的距離、頂棚護(hù)板到座椅腰部的距離、頂棚護(hù)板到 地毯的距離、主駕側(cè)門護(hù)板到主駕側(cè)座椅肩部位置的距離、主駕側(cè)門護(hù)板到副駕側(cè)座椅肩 部位置的距離以及主駕側(cè)門護(hù)板到副駕側(cè)門護(hù)板的距離，其中X向為汽車長度方向，Z向為 汽車高度方向。
[0021] 所述的壁面包括前擋風(fēng)玻璃、防火墻、頂棚、地板、前擋風(fēng)玻璃、后擋風(fēng)玻璃、前車 門、后車門、內(nèi)飾件、座椅和后備箱。
[0022]所述的物理屬性參數(shù)包括材料、厚度、密度、面積、比熱和傳熱系數(shù)。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0024] (1)本發(fā)明提出一種汽車乘客艙降溫速率的獲取方法，與傳統(tǒng)經(jīng)驗確定的方法相 比，其可以進(jìn)行更加準(zhǔn)確的量化，在獲取過程中可以集成更多的影響熱負(fù)荷大小的因素，因 此獲取的結(jié)果更為準(zhǔn)確；
[0025] (2)本發(fā)明獲取方法是通過構(gòu)建乘客艙物理模型，并采用FLUENT軟件對乘客艙物 理模型進(jìn)行分析，從而得到準(zhǔn)確的乘客艙降溫速率，可以為汽車空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計提供良 好的參考，具有很好的實用性。
【附圖說明】
[0026]圖1所示為本發(fā)明降溫速率獲取方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028] 實施例
[0029] 如圖1所示，一種汽車乘客艙降溫速率的獲取方法，該方法包括以下步驟：
[0030] 執(zhí)行步驟1，構(gòu)建乘客艙物理模型；
[0031 ]執(zhí)行步驟2，設(shè)置乘客艙空調(diào)入口邊界條件；
[0032] 執(zhí)行步驟3,進(jìn)行熱流場仿真，記錄仿真初始時刻的溫度為To、熱平衡狀態(tài)時溫度 為Tn以及仿真初始時刻到進(jìn)入熱平衡狀態(tài)時刻之間的時間間隔t;
[0033] 執(zhí)行步驟4,獲取降溫速率ντ，降溫速率ντ根據(jù)下述公式獲?。?板到主駕側(cè)座椅肩部位置的距離、主駕側(cè)門護(hù)板到副駕側(cè)座椅肩部位置的距離以及主駕側(cè) 門護(hù)板到副駕側(cè)門護(hù)板的距離，其中X向為汽車長度方向，Z向為汽車高度方向。
[0037] (102)根據(jù)具體的乘客艙設(shè)定乘客艙的各個壁面的物理屬性參數(shù);所述的壁面包 括前擋風(fēng)玻璃、防火墻、頂棚、地板、前擋風(fēng)玻璃、后擋風(fēng)玻璃、前車門、后車門、內(nèi)飾件、座椅 和后備箱。上述各壁面是由外板件、內(nèi)板件、隔熱層、內(nèi)飾板件共同組成的，例如前車門壁面 是由前車門外板、前車門內(nèi)板、前車門隔熱板、前車門護(hù)板共同組成，具體的壁面可根據(jù)實 際情況得出。所述的物理屬性參數(shù)包括材料、厚度、密度、面積、比熱和傳熱系數(shù)。
[0038] 步驟2中的入口邊界條件為速度入口邊界條件，即定義水力直徑Dh和湍流強(qiáng)度I， 具體地：
[0039]
[0040] 其中，A為空調(diào)管道的過流面積，S為空調(diào)管道的濕周長度，J為湍流的平均速度，u 為常數(shù)且u = 1.7894 XI0-5,足馬為雷諾數(shù)。
[0041]由于太陽輻射對車室內(nèi)溫度變化的影響較大，所述的步驟2后還包括下述步驟:設(shè) 置汽車的行駛方向、日期、時間、汽車所處的地理位置、太陽輻射的方向以及天氣狀況。 [0042]該發(fā)明中所述的熱流場仿真采用FLUENT軟件進(jìn)行，F(xiàn)LUENT軟件是一種CFD軟件， CFD是Computational Fluid Dynamic的簡稱，即計算流體動力學(xué)。CFD是通過計算機(jī)數(shù)值計 算和圖像顯示，對包含有流體流動和熱傳導(dǎo)等相關(guān)物理現(xiàn)象的系統(tǒng)所做的分析。這里采用 的FLUENT軟件是通用流體分析軟件，是一個用于模擬和分析在復(fù)雜幾何區(qū)域內(nèi)的流體流動 與熱交換問題的專用CH)軟件，廣泛應(yīng)用于航空、汽車、機(jī)械、水利等領(lǐng)域。該發(fā)明中熱流場 仿真不限于采用FLUENT軟件，對于其他的可進(jìn)行熱流場仿真的(FD軟件均在本發(fā)明的保護(hù) 范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種汽車乘客艙降溫速率的獲取方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： (1) 構(gòu)建乘客艙物理模型； (2) 設(shè)置乘客艙空調(diào)入口邊界條件； (3) 進(jìn)行熱流場仿真，記錄仿真初始時刻的溫度為T〇、熱平衡狀態(tài)時溫度為Tn以及仿真 初始時刻到進(jìn)入熱平衡狀態(tài)時刻之間的時間間隔t; (4) 獲取降溫速率ντ，降溫速率ντ根據(jù)下述公式獲取：2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車乘客艙降溫速率的獲取方法，其特征在于，所述的步 驟(1)具體包括： (101) 根據(jù)具體的乘客艙的內(nèi)部空間尺寸構(gòu)建其幾何尺寸模型； (102) 根據(jù)具體的乘客艙設(shè)定乘客艙的各個壁面的物理屬性參數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車乘客艙降溫速率的獲取方法，其特征在于，所述的入 口邊界條件為速度入口邊界條件，即定義水力直徑Dh和湍流強(qiáng)度I，具體地：其中，A為空調(diào)管道的過流面積，S為空調(diào)管道的濕周長度，G為湍流的平均速度，u為常 數(shù)且u = 1.7894 X 10-5，式辦為雷諾數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車乘客艙降溫速率的獲取方法，其特征在于，所述的步 驟(2)后還包括下述步驟:設(shè)置汽車的行駛方向、日期、時間、汽車所處的地理位置、太陽輻 射的方向以及天氣狀況。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車乘客艙降溫速率的獲取方法，其特征在于，所述的熱 流場仿真采用FLUENT軟件進(jìn)行。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車乘客艙降溫速率的獲取方法，其特征在于，所述的內(nèi) 部空間尺寸包括防火墻到儀表板X向邊緣的距離、防火墻到前排座椅靠背X向中部的距離、 防火墻到后排座椅靠背X向中部的距離、防火墻到后擋風(fēng)玻璃X向最大值的距離、頂棚護(hù)板 到前擋風(fēng)玻璃Z向底邊的距離、頂棚護(hù)板到座椅腰部的距離、頂棚護(hù)板到地毯的距離、主駕 側(cè)門護(hù)板到主駕側(cè)座椅肩部位置的距離、主駕側(cè)門護(hù)板到副駕側(cè)座椅肩部位置的距離以及 主駕側(cè)門護(hù)板到副駕側(cè)門護(hù)板的距離，其中X向為汽車長度方向，Z向為汽車高度方向。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車乘客艙降溫速率的獲取方法，其特征在于，所述的壁 面包括前擋風(fēng)玻璃、防火墻、頂棚、地板、前擋風(fēng)玻璃、后擋風(fēng)玻璃、前車門、后車門、內(nèi)飾件、 座椅和后備箱。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車乘客艙降溫速率的獲取方法，其特征在于，所述的物 理屬性參數(shù)包括材料、厚度、密度、面積、比熱和傳熱系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種汽車乘客艙降溫速率的獲取方法。該方法包括以下步驟：(1)構(gòu)建乘客艙物理模型；(2)設(shè)置乘客艙空調(diào)入口邊界條件；(3)進(jìn)行熱流場仿真，記錄仿真初始時刻的溫度為T0、熱平衡狀態(tài)時溫度為Tn以及仿真初始時刻到進(jìn)入熱平衡狀態(tài)時刻之間的時間間隔t；(4)獲取降溫速率vT，降溫速率vT根據(jù)下述公式獲?。号c現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有方法簡單、獲取的降溫速率更精確，具有更好的實用價值。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105678024
【申請?zhí)枴緾N201610108840
【發(fā)明人】吳長水, 何良, 龔元明, 周建鵬
【申請人】上海工程技術(shù)大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年2月26日