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1、實用文檔編號：***********空調(diào)管道流場CFD分析報告項目名稱：編制：日期：校對：日期：審核：日期：批準：日期：汽車有限公司2012年8月標準文案實用文檔目錄1.概述12.計算流程13.計算流體動力學（CFD）軟件——FLUENT簡介14.除霜風道流動及玻璃靜態(tài)溫度和速度分布24.1.模型簡化和網(wǎng)格劃分24.2.模型前處理34.3.求解結(jié)果分析35.吹面風道流動及風量分配計算85.1.模型前處理與網(wǎng)格劃分85.2.邊界條件及求解設(shè)置85.3.模型求解及結(jié)果分析96.分析結(jié)論11標準文案實用文檔1.概述本報告應用CFD數(shù)值分析軟件
2、，對項目除霜效果進行數(shù)值模擬計算分析，計算出風道各風口的風量分配比例，以及玻璃速度和靜態(tài)溫度分布情況，為進一步細化設(shè)計提供依據(jù)，分析按GB－11556給出的條件進行。2.計算流程汽車的中央除霜風道主要肩負著輸送分配用來溶化風窗玻璃內(nèi)、外表面上的霜或冰，使其恢復清晰視野的熱空氣之任務，這對駕駛安全性至關(guān)重要。所以此段風道的主要設(shè)計點在獲得良好的風量分配比例和氣流吹拂角度和點擊點位置，使擋風玻璃和兩側(cè)車窗玻璃都能得到理想的靜態(tài)溫度和速度分布。此次分析的目的就是通過對空調(diào)風道出風口一段及車廂內(nèi)的流場計算，得到出風道各風口的風量分配比例及玻璃受
3、風情況顯示，此分析過程的流程圖如圖1。初步方案簡化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計模型（CATIA）劃分單元網(wǎng)格（HYPERMESH）定義物理模型、材料、邊界條件、初始條件和求解參數(shù)（FLUENT）求解（FLUENT）查看分析結(jié)果模型是否可用模擬結(jié)果是否符合設(shè)計要求最終方案改進模型改進結(jié)構(gòu)改進方案否否圖1風道除霜分析流程圖3.計算流體動力學（CFD）軟件——FLUENT簡介標準文案實用文檔FLUENT軟件是專用于模擬和分析在復雜幾何區(qū)域內(nèi)的流體流動與熱交換問題的CFD軟件。FLUENT提供了靈活的網(wǎng)格特性，用戶可方便地使用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對各種復雜區(qū)
4、域進行網(wǎng)格劃分。對于二維問題，可生成三角形單元網(wǎng)格和四邊形單元網(wǎng)格；對于三維問題，提供的網(wǎng)格單元包括四面體、六面體、棱錐、楔形體及雜交網(wǎng)格等。FLUENT還允許用戶根據(jù)求解規(guī)模、精度及效率等因數(shù)，對網(wǎng)格進行整體或局部的細化和粗化。對于具有較大梯度的流動區(qū)域，F(xiàn)LUENT提供的網(wǎng)格自適應特性可讓用戶在很高的精度下得到流場的解。1.除霜風道流動及玻璃靜態(tài)溫度和速度分布4.1.模型簡化和網(wǎng)格劃分為了分析除霜系統(tǒng)的除霜效果，這里重點保留除霜風道內(nèi)的所有細節(jié)，將汽車風擋玻璃及儀表板也考慮在內(nèi)，與車身外表面構(gòu)成一個的封閉艙，其數(shù)模如圖2所示，其中擋
5、風玻璃按照給定的CATIA模型分出A區(qū)和B區(qū)，兩側(cè)玻璃，兩側(cè)和中央左右共四個內(nèi)部出風口，出口按GB－11556標準給出。出口側(cè)車窗玻璃A區(qū)B區(qū)擋風玻璃除霜風道圖2除霜風道CATIA數(shù)模右側(cè)窗出口右側(cè)窗出口標準文案實用文檔進風口副駕駛側(cè)出口駕駛員側(cè)出口左側(cè)窗出口駕駛員側(cè)出口副駕駛側(cè)出口左側(cè)窗出口進風口1015圖3除霜風道結(jié)構(gòu)對空調(diào)除霜風道進行流體分析前，首先需要對CATIA模型進行前處理（見圖2、3），去除對分析沒有影響的風道表面特征，從CATIA模型中抽出風道的內(nèi)表面；然后去除一些對最終結(jié)果影響很小的細小特征，因為要精確地模擬這些特征，
6、會導致生成網(wǎng)格的質(zhì)量變差，求解時的計算量也會成倍增加，所以對模型進行必要的簡化和幾何清理，尤為重要。對風道進行網(wǎng)格劃分時，總體的要求是連續(xù)、均勻、美觀，過渡平緩。網(wǎng)格采用四面體單元，風道網(wǎng)格最小5mm，單元總數(shù)約55萬。為了清楚了解風量比例的分配，特將中央出風口根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)分為若干部分，具體見圖3所示。4.1.模型前處理邊界按國標GB－11556給出，并如下簡化假設(shè)：（1）流體的物性參數(shù)（如流體的密度與粘度等）為常數(shù)；（2）出玻璃外，其他的面不考慮與外界有熱交換。求解設(shè)置：風道入口為速度入口，出口為壓力出口。設(shè)空氣在風道入口處的速度均勻
7、分布，空氣流量為175m3/h，轉(zhuǎn)換速度為4.93m/s，水力直接91.04mm，湍流強度為0.7%，方向垂直于邊界；風道出口背壓為零，水力直接為23.46mm。對于空調(diào)系統(tǒng)的風道分析，壓力——速度耦合一般采用SIMPLE方法，RNG非平衡壁面函數(shù)湍流模型進行分析。針對該空調(diào)系統(tǒng)及設(shè)計要求，收斂判斷條件為所有物理量的誤差不大于1.0E-4。4.2.求解結(jié)果分析4.3.1.流量、壓力和速度結(jié)果分析出風口流量（kg/s）風量分配比例左車窗玻璃側(cè)0.0084912.5%53.2%中央除霜駕駛員側(cè)0.052940.0276177.3%40.7%
8、副駕駛側(cè)0.0248836.6%46.8%標準文案實用文檔右車窗玻璃側(cè)0.0069110.2%表11015除霜風道出風口風量分配比例出風口流量（kg/s）風量分配比例左車窗玻璃側(cè)0.0055819.4%50
