学术研讨105
◊武汉华夏理工学院高金玲
郑州科林车用空调有限公司杨巍
乘用车汽车空调系统逐步从手动控制过渡到电动控制，乃至现在的全自动温控等更加舒适的控制逻辑，其核心算法及数据来源于温度线性及均匀性控制，温度线性及均匀性为汽车空调系统的控制器标定工作打下了坚实的理论基础，同时汽车空调的线性特性对乘容乘坐的舒适性有重要影响。本文针对某款轿车运用CFD 方法对空调系统进行了详细分析，并同时采用了实验验证的方法进行校核数据吻合较好，各出风口温度差值控制在客户的技术要求范围内，出风温度均匀性较好，满足设计要求。 1前言
随着汽车行业的发展，汽车技术逐渐成熟，汽车乘坐舒适性越来越受到消费者的关注，而影响汽车舒适性的主要零部件汽车空调系统是直接因素，布置空间的限制，汽车空调系统结构紧凑，子系统布置多样，不同结构对冷热气流通道影响不同，对于特定的空调结构，如果结构设计不合理，会影响乘坐舒适性。对于空调系统而言，温度线性及均匀性为尤为重要。
2.1空调系统数值计算模型构成及网格划分
乘用车汽车空调数值计算模型的结构主要包括进气模块、鼓风机、蒸发器、空调壳体、暖风芯体、风门、风道等结构，如图1所示。
1-吹面风道；2-分发器；3-吹脚风道；4-加热机芯；5-鼓风机°
图1计算模型结构
丙烯基硫脲因乘用车汽车空调是由多个子零件集成装配而成的整体，
3D模型数据结构较为复杂，考虑到计算机计算能力及模型处理难度，求解计算时间等因素，在不影响计算结果的前提下对几何模型进行简化处理，简化不需要的特征。需要注意的是对于核心零部件系统的结构特征需最大化保持原生态几何状态。需要在CAITAM面处理好模型，用CCM+进行网格划分。
±31分析步骤如下所示。
（1）根据风道的几何模型，在CAITA中建立相应的计算模型。
（2）将计算模型导入到HyperMesh/ANSA软件中，处理点、线、面、体等几何特征。
（3）对计算模型进行面网格划分，划分方式为Quad-Map和T ri-Pave°
（4）对计算模型进行体网格划分，戈!J分方式为Hex/Wedge-Cooper和T et/Hybrid-TGrid o
（5）对体网格进行网格质量检査葺满足质量标准，采用导入到CCM+当中进行分析计算。
网格质量要求如下所示。
Minimum Face Validity<0.51
Minimum Cell Quality<0.000001
Minimum Volume Change<0.000001
Minimum Contiguous Cells<1
Minimum Connected Face Area0
Negative Volume Cells0
2.2数学模型及边界条件
对计算区域脚下假设。李海石
中国城市经济网（1）空气为枷压缩流体，且密度为常数。
（2）考虑重力影响。
（3）采用空气流动的稳态模型，研究系统稳定后风道内的空气流动。郑国
（4）近壁面采用壁面函数法处理。
空调器内部空气湍流流动计算采用标准k-e方程模型，湍流对流换热控制微分方程通式为弩譽+d2（pU<p~）=di”（r©grad0）
+S*，式中O为通变量，可以代表u,v,w,T等求解变量；5为广义扩散系数，S©为广义源项％具体关系式如下冋：
连续郴：翼=0
动量方程：鬻=_命©+狀）+希伍億+韵）-警
K方程逼+鬻鳴（觴）+哄一"
（1）
（2）
（3）
（4）其中:$=（需+韵霧%=娥圧
式中，Uj为平均速度，k为动能，£为耗散量，P为密度，Vt为粘度，Cp、Cl和C2为常数，C广0.09,Cl=1.44,C2=1.92,pk=1.0,p
s
106为科■技2019年•第5期
=1.3。
在求解过程中，对于动量方程、湍动能和耗散率的离散都采用一阶迎风离散格式，利用simple算法对计算域的压力和速度耦合。
2.3边界条件及计算策略
计算模型的边界参照客户指定的试验工况，进气入口设定为流量入口（入口流量为550kg/h），标准大遜（101325Pa），出口设定为压力出口（pressure-outlet），标准大气压，背压为零；若存在回流，则回流的湍流强度为5%忆粘性比为1。本次计算未考虑壁面换热，壁面设定为绝热。蒸发器和暖风芯体单体风阻实验曲线如图2和图3所示。
图2蒸■发器试验数据图3暖风芯体试验教摒在计算过程中需要项目实际需求及计算需要，把暖风芯体简化多孔介质，根据蒸发器和暖风芯体的单体性能试验数据、几何尺寸换算出蒸发器和暖风芯体的阻尼系数。
本次分析案例为吹面模式下温度线性及均匀性计算，求解流体域的物性参数为常数，计算介质为空气，考虑温度和重力，进行稳态求解。
3空调箱体温度线性及均匀性分析
3.1温度线性及均匀性分析工况
乘用车空调温度线性测试是测量和评估温度风门从最大制冷模式调整到最大制热模式过程中温度风门不同开度下空调风道或者格栅出口平均温度值，本计算案例共分析8个对应工况，对应12.5%的风门转角，〜计算工况。
风门及流向情况如图4所示，吹面风门处于全开位置，可调节温度混合风门的位置，其它风门关闭状态。
1-微电机；2-凤门拨杆；3-空调导叶；
4-蒸发器下接水盘；5-风门
图4风门及流向示意图图5温度分布示意图
3.2流场及温度场分布
由于计算工况多，每个工况都要査看流场和温度场分布以及冷暖空气的混合情况，以下为其中一个工况的温度分布和流场分布进行展示。
图5为空调箱体温度分布，从图中可以看出空气在鼓风机的驱动下，经过加热机芯加热被加热，直至风道出风口，有清晰的温度场分布图。
为了方便分析和识别空调箱体内部流动状态，通常需要在CFD后处理过程中对特征平面进行云图或者是矢量图分析，截面示意图6鼓风机叶轮中央特征平面速度场分布，该截面速度场分布如图7所示。
图6鼓风机叶轮1/3处截面示意图图7截面速度分布
3.3出风口温度均匀性分析
图8为空调箱体风道及出风口格栅对应温度风门不同开度下各出口平均温度差值对比及评价，从曲线图温度差值中可以看出各风门不同开度下风道及格栅出口平均温度差值都在3七以内，满足预期的设计准则。
3.4温度线性分析
温度线性曲线如图9所示，曲线基本呈线性状态，温度随风门开度增加升温均匀。
图9哝面温度线性曲线
4试验验证
进行带风道结构温度线性试验，风门最大转角按照每转动12.5%的角度用控制器进行调整，减少手动调整带来的误差试验曲线如图10所示。校核试验值和CFD计算值，如图11所示，在温度混合风门小开度范围状态下计算值低于试验值，而在温度混合风门大开度状态下计算值高于试验值，导致该原因的主要因素为模拟计算分析工况为壁面绝热，忽略壁面放热和吸热，在小开度工况下温度较低，箱体主要为吸热，而大开度工况状态下箱体温度较高，主要为放热，整体仿真计算曲线和试验曲线基本吻合。
5结语
本文运用CCM+仿真软件，通过CATIA完整建模，建立了汽车空调HVAC温度线性模型及均匀性分析模型，（下转111页
）
学术研讨111
藤球运动有基础，因此就更加愿意在一起活动，而贵州的学生课外体育锻炼以篮球占得比重最高，而他们恰恰基础薄弱，就导致他们不愿意和贵州学生一起进行课外体育运动。其次是排球项目，贵州高校对贵州学生及留学生都开设了排球的必修课或是选项课，有的东盟留学生排球水平还高于贵州学生，且贵州高校排球场地设施充足，身体对抗少，双方实力相差不大，因此排球项目也受到了东盟留学生的喜爱。近年来，在贵东盟留学生对羽毛球的喜爱程度有所提高。究其原因，是学生的学习动机影响。在贵的东盟留学生多是老挝、泰国、越南这些经济相对弱一些的国家，在国内，羽毛球属于贵族项目，他们很少能进行专业的学习和练习，平时羽毛球场馆收费高于平民消费水平，而在贵州则不是，羽毛球仅是高校的一个普通项目，他们学习时间、场地都没有那么大的限制。因此，他们课外体育锻炼时，愿意选择这项对于他们来说比较高雅的运动。以便回国后，能在人际交往等方面有所使用。他们也希望贵州高校可以多开设这类课程，能有专业的老师为他们传授技术。其他项目的选择，受个人因素影响比较大，存在很大的差异性。 （2）对课余时间参加体育活动的时间进行调查。课余时间的合理利用是作为每个学生的生活之一，我们都知道每个学生有一样的课余时间，而每个人的课余时间对他们本人的意义是不相同的，都会在课余时间去做自己喜欢的事，笔者将对他们进郴余时间参与体育活动瞬査，其结果如表5所示。
活动时间（每天）2H以上1-2H1H以下不活动频数762457327
百分比18.05%5&19%17.35% 6.41%
李倩蕾
表5课余时间参加体育活动的时间调查表（n=421）由表5可以看出，半数以上的学生还是喜欢参与课外体育活动的，第天锻炼1~2小时学生占调研总数的58.19%，这个锻炼时间折中，锻炼时间第天可以在2小时以上，或是1小时以下的，比例相差无几。分别是18.05%和17.35%。也有27个同学明确表示，她们平时不会去做课外的体育锻炼，经访谈得知，她们本来身体素质就差，平时在国内时，也很不喜爱上体育课，有很多时候体育考核成绩仅是及格。这种数据结果，与贵州省的气候很有关系，东盟国家多数比较闷热，长期在外进行体育锻炼的很少，而贵州省的气候宜人，大部分同学觉得天气温和，因此就喜爱参与课外的体育锻炼，但通过访谈得知，他们进行课外体育锻炼的活动强度不大，东盟学生普通耐力差，尤其是高强度、超耐力项目，他们基本上不会参加。希望参加锻炼的学生能把不参加锻炼的同学带动起来，坚持下去，增强体质，强身健体。
4结论与建议
4.1结论
（1）贵州省的体育教学与东盟各国在上课模式上差异很小，学生很容易过渡适应在贵州省的体育学习，这有利于对东
盟留学生的体育教育，但不利于双方新思想传播及体育教育事
业的改革与创新。
（2）东盟学生在自己国家学习或接触的体育项目主要是自己国家的地掷球、藤球为主，在自己的国家学习和玩的人很多，他们也受到影响，也比较喜欢地掷球与藤球这类运动项目。
（3）来贵留学后，一部分学生意识到运动锻炼的重要性。开始参加锻炼，其中还是有大部分学生的活动时间太少，缺乏运动锻炼，长期这样不易于身体健康发展。
（4）贵州省的运动项目比较多样，甚至在他们之前的国没有接触或很少接触到，来到这里后，贵州高校的条件能够让他们根据自己的意愿选择自己喜欢的运动项目进行学习和锻炼。体外冲击波碎石
4.2建议
（1）改变当前的上课模式，创新课堂，丰富体育活动类型。调整课堂上重复和相同之处，去旧承新。
（2）贵州高校应支持并发展地掷球、藤球运动项目，请他们把地掷球、藤球带入的中国来，让东盟学生在贵州也能学习的自己国家的国球，同时也为东盟学生开设民族传统体育等教学，促进两方的教学内容的改革与交流。
【参考文献】
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本文系2017年度贵州省教育科学规划课题（课题批准号：2017C008）成果。
（上接106页）同时进行样件跟踪测试，测试结果与仿真结果验证较好，同时仿真过程中，通过数值
计算也很好的展示空调系统内部的流动状态和温度场分布等细节数据，在项目开发前期，完全可用该模型进行温度线性和均匀性进行评价和分析，指导设计师进行概念优化及方案改进，从而避免了后续控制器标定，进行反复验证，出现项目延期及验证周期长的风险。
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【参考文献】
豫公网安备41160202000603
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