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车辆乘员舱热舒适性分析

杨淑娟  
【摘要】:随着经济的发展和社会的进步,汽车逐渐成为人们生活当中必不可少的交通工具,人们在享受汽车带来的方便及快捷的同时,对车内的乘坐空间环境的舒适性也提出了更高的要求。汽车的车内环境直接影响汽车的正常行驶及驾驶员和其他乘员的精神状态,舒适安静的乘坐环境,能够使驾驶员和乘客在生理和心理上有一良好的感觉。为了满足汽车乘员舱内部乘员的热舒适性的要求,车室内的空气湿度、温度、空气流速、空气洁净度等均需要维持在人体热舒适的标准范围之内。由于外界环境的改变,空气湿度、温度等环境参数也会随之发生剧烈的变化,要保持车内上述各个参数稳定在人体热舒适的范围,汽车空调系统起着非常重要的作用。本文当中,首先阐述了国内外对汽车乘员舱内部热舒适性研究的历史与现状。随后,详细介绍了对人体热舒适性的5个评价标准的定义、应用以及相关的获取方式,为后面对乘员舱内部热舒适性的评价分析提供了依据。接着,简要说明了本文中选取的主要数学模型,并对模型进行几何清理、网格划分以及边界条件设置等。最后分别对汽车空调系统制热和制冷两种模式下乘员舱内部环境进行仿真计算,文中选取了2个参考截面,同时将乘员舱内所有乘客的肢体分为14部分,并分别在这14个部分的肢体上选取对应的14个监测点,利用所选参考截面和监测点对速度场、温度场、相对湿度以及平均辐射温度的分布进行分析,并评价乘员舱内部热舒适性,同时给出相应的建议。本文选用了Star ccm+中的thermal comfort模块,将肢体分为四层结构,分别为:中心层、肌肉层、脂肪层和皮肤层,并综合考虑了太阳辐射这个外在环境因素,使得最终的仿真计算结果更为精确。通过制冷制热两种模式下的速度场、温度场、平均辐射温度以及相对湿度的分布进行分析,发现整体的热舒适性较好,但前排乘客脚部、腿部稍感闷热,脸部、颈部附近吹风感过强;而后排乘客身体前方以及背部也较闷热,尤其是腿部、脚部,吹风感较差。可以适当开启前排乘客脚部附近的空调送风口,同时在后排乘客脚部以及后排增加送风口,来进行改善后排送风不足的情况,从而提高整个乘员舱内部的热舒适性。汽车乘员舱内部热舒适性的研究已成为汽车行业一个重要课题,迎合了当下建设资源节约型、环境友好型社会的要求,也逐渐成为各大汽车生产商提高其市场竞争力的一个重要手段,也是未来汽车工业健康发展的必由之路。本文对汽车乘员舱内部热舒适性的研究为实际工程应用提供了更为准确和现实的参考价值。


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