某商用車空調除霜性能仿真研究

林小剛 董勇峰

摘 要：文章基于有限元法和流體力學，采用StarmC++軟件，對某商用車進行了空調系統除霜性能穩態和瞬態CAE分析，得到了前檔玻璃、駕駛側玻璃、副駕側玻璃除霜分析結果，表明各區域出風速度分布合理，除霜性能滿足目標。

關鍵詞：商用車;空調;除霜性能

中圖分類號：U463.85+1 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）19-146-03

Simulation study on defrosting performance of a commercial vehicle air conditioner

Lin Xiaogang， Dong Yongfeng

（ Product Development & Technical Center， Jiangxi-Isuzu Motors Co， Ltd， Jiangxi Nanchang 330010 ）

Abstract： Based on finite element method and hydrodynamics， steady and transient CAE analysis of defrosting performance of air conditioning system for a commercial vehicle is carried out by starmc ++. The results show that the distribution of air velocity in each area is reasonable and the defrosting performance meets the target.

Keywords： Commercial vehicle; Air conditioner; Defrosting performance

CLC NO.： U463.85+1 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）19-146-03

1 引言

隨著國家經濟快速發展，商用輕卡銷量得到迅猛增長，由于其經濟性和便利性，已經成為運輸貨物的必然選擇[1]。與此同時，隨著發動機功率密度和節能減排的不斷強化，整車機艙冷卻系統和內流場除霜性能要求也越來越高，良好的結構和設計，對整車內流場性能有著積極影響[2-3]，故研究商用車空調系統除霜性能，具有有重要的經濟和社會價值。

本文基于有限元法和流體力學，采用StarmC++軟件，對某商用車進行了空調系統除霜性能穩態和瞬態CAE分析，得到了前檔玻璃、駕駛側玻璃、副駕側玻璃除霜分析結果，表明各區域出風速度分布合理，除霜性能滿足目標。

2 空調除霜性能CAE穩態分析

2.1 內流場有限元模型

本文采用StarmC++軟件，對某商用車輕卡進行了空調系統除霜性能CFD分析，其中側窗玻璃厚度為3.5mm，前檔玻璃厚度為5.7mm，入口流量為360立方米/s，壓力出口為標準大氣壓，其有限元模型如圖1所示。

2.2 空調系統除霜性能穩態分析

2.2.1 管道壓縮CAE分析

本文按照上述工況條件，得到如下圖2的管道壓損分析結果，壓力峰值主要集中于中部區域，匯總結果如表1，其中駕駛室側出風口壓損為22Pa，前擋風出風口壓縮為105Pa，副駕側出風口壓縮為40Pa，滿足目標小于120Pa要求。

2.2.2 前檔除霜CAE分析

本文按照上述工況，得到圖3所示，前檔除霜性能CAE分析結果，由圖可知，前檔除霜出風速度分布均勻，1.5m/s速度完全覆蓋了前檔視野區，2m/s基本覆蓋了A-A區，有利于除霜性能。

2.2.3 駕駛側除霜CAE分析

本文按照上述工況，得到圖4所示的駕駛側除霜性能CAE分析結果，由圖可知，隨著時間推進，駕駛側除霜區域和效率在增大，1.5m/s速度分布區域擴大，覆蓋了視野區，有利于除霜性能。

本文按照上述工況，得到圖5所示的副駕側除霜性能CAE分析結果，由圖可知，隨著時間推進，與主駕類似，副駕駛側除霜區域和效率在增大，1m/s速度分布區域擴大，覆蓋了視野區，有利于除霜性能。

3 空調系統除霜性能CAE瞬態分析

本文對某商用車進行了空調系統除霜性能CAE瞬態分析，輸入的溫升曲線如圖6，除霜目標為內循環工況下，40分鐘內完成B區融冰95%。

3.1 前檔瞬態除霜CAE分析

本文按照上述邊界條件，得到如圖7所示的前檔瞬態除霜CAE分析結果，5min時，A區未融冰，10min時，A區開始融冰，融化區域為4%，15min后，融冰區域擴大至30%，當時間增至35min時，完成了前檔區域融冰目標。

3.2 駕駛側瞬態除霜CAE分析

本文按照上述邊界條件，得到如圖8所示的駕駛側瞬態除霜CAE分析結果，15min時，視野區未融冰，21min時，視野區融冰達到80%，當時間增至30min時，完成了融冰目標。

3.3 副駕側瞬態除霜CAE分析

本文按照上述邊界條件，得到如圖9所示的副駕側瞬態除霜CAE分析結果，15min時，視野區未融冰，20min時，視野區融冰達到75%，當時間增至30min時，也完成了融冰目標。

4 結論

本文基于有限元法和流體力學，采用StarmC++軟件，對某商用車進行了空調系統除霜性能穩態和瞬態CAE分析，得到了前檔玻璃、駕駛側玻璃、副駕側玻璃除霜分析結果：

（1）駕駛室側出風口壓損為22Pa，前擋風出風口壓縮為105Pa，副駕側出風口壓縮為40Pa，滿足目標小于120Pa要求;

（2）前檔除霜出風速度分布均勻，1.5m/s速度完全覆蓋前檔視野區，2m/s基本覆蓋A-A區;

（3）隨著時間推進，駕駛側和副駕側除霜區域和效率在增大，1.5m/s速度分布區域擴大，覆蓋了視野區;

（4）35min時，完成了前檔區域融冰目標，主駕側和副駕側在30min時，完成了融冰目標。

綜上，該款商用車空調除霜性能滿足目標。

參考文獻

[1] 周冬龍.基于虛擬迭代的某輕卡后橋疲勞分析研究[D].山西：中北大學，2019.

[2] 呂峰.商用車冷卻模塊匹配設計方法研究[D].浙江：浙江大學，2011.

[3] 王露陽.基于CFD的某商用車發動機艙的改進設計[J].江蘇大學學報，13（1）：25-27.

[4] 呂鋒.商用車冷卻模塊匹配設計方法研究[D].浙江：浙江大學， 2011.