CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案




汽车性能

舒适性在人们选择汽车的决定性方面占比越来越重,而汽车乘员舱环境的舒适性是指为乘员提供舒适愉快便利的乘坐环境与条件,包括良好的平顺性、车内的低噪声、适宜的空气环境以及良好的驾驶操作性能。


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图1

舒适性

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图2

经济性


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图3
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图4

安全性

动力性



1

总体概述


1

典型的乘员舱热舒适性模型


在乘员舱舒适性的评价体系中,热舒适性是其中一个至关重要的因素。热舒适性,在美国供暖空调工程师学会的标准中已有明确的定义,即:热舒适是对热环境表示满意的意识状态。影响人体热舒适性的因素主要包括环境因素和人的因素,其中环境因素主要包括:空气温度、平均辐射温度、空气流速、空气相对温度等。

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图5



2

空调系统对能耗的影响


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图6

燃油车

  详情点击↓  https://www.fueleconomy.gov/feg/hotweather.shtml


电动车

  详情点击↓  

https://newsroom.aaa.com/2019/02/cold-weather-reduces-electric-vehicle-range/

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图7



2

SimLab 流程


▇ 模型分解:


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图8
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图9
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图10
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图11



CFD 网格


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图12



1

采暖仿真


  • 乘员舱初始温度 255.4K (-17.8°C)  

  • 典型的采暖模式:

    a) 两个前排吹脚出风口

    b) 两个后排吹脚出风口(若有后排吹脚)

    c) 两个中控台出风口

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图13
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图14

中控台出风口关

中控台出风口开


  • 两个模式,中控台出风口关和开

  • 采暖模式不考虑太阳辐射

  • 通过赋予模型表面对流换热系数h来定义车速


2

热壳单元


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图15


使用薄壁热壳单元来模拟玻璃、门、车顶、中控台等薄壁部件:

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图16



CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图17

座椅材料参数如下:

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图18


3

入口和出口边界

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图19


▇ 不同入口流量见下表:

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图20


 入口温度变化曲线见下图

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图21

▇ 出口为静压0


4

模型参数


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图22


  非直接耦合法:

  1. 求解稳态流场

  2. 冻结步骤1的流场,计算瞬态温度场


初始状态

  • 非直接耦合法,瞬态计算以稳态流场作为初始状态

  • 初始温度255.4K (-17.8°C)



3

结果 – 采暖仿真


采暖仿真-流线:

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图23


中截面温度分布(in Kelvin ~30 min): 


中控台出风口关

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图24
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图25
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图26

T= 285K


中控台出风口开

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图27
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图28
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图29

T= 285K



采暖仿真-乘员舱表面温度(in Kelvin ~30 min)


中控台出风口关

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图30


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图31


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图32


中控台出风口开

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图33


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图34



CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图35


采暖仿真-乘员舱内平均温度随时间变化


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图36
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图37

乘员脚部温度随时间变化曲线




4

降温仿真


乘员舱内初始温度333.15K (60°C)  

降温模式, 前排吹面4个出风口,中控台两个出风口 

降温仿真持续30min,中控台出风口开和关两个模式


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图38
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图39


中控台出风口关

中控台出风口开



降温仿真


  • 太阳辐射: 热通量1000 W/m^2  -Z方向

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图40


  • 通过赋予模型表面对流换热系数h来定义车速



热壳单元

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图41


使用薄壁热壳单元来模拟玻璃、门、车顶、中控台等薄壁部件

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图42



入口和出口边界


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图43


  • 不同入口流量见下表:

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图44
  • 入口温度变化曲线见下图:

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图45
  • 出口为静压0


模型参数

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图46


非直接耦合法:

  1. 求解稳态流场

  2. 冻结步骤1的流场,计算瞬态温度场


初始状态:

  • 非直接耦合法,瞬态计算以稳态流场作为初始状态

  • 初始温度333.15K (60°C)



5

结果-降温仿真


降温仿真-流线

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图47

中控台出风口关


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图48

中控台出风口开


▇ 中截面温度分布(in Kelvin ~30 min):


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图49
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图50

中控台出风口关

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图51
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图52

中控台出风口开


降温仿真- 乘员舱表面温度(inKelvin ~30 min)


中控台出风口关

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图53


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图54


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图55


中控台出风口开

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图56


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图57



CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图58


降温仿真- 乘员舱内平均温度随时间变化


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图59
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图60

乘员舱平均温度随时间变化




降温仿真-乘员躯干部位温度随时间变化


CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图61
CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图62



关于 Altair 澳汰尔


Altair(纳斯达克股票代码:ALTR)是计算科学和人工智能(AI)领域的全球领导者之一,在仿真、高性能计算 (HPC) 和人工智能等领域提供软件和云解决方案。Altair 能使跨越广泛行业的企业们在连接的世界中更高效地竞争,并创造更可持续的未来。


公司总部位于美国密歇根州,服务于13000多家全球企业,应用行业包括汽车、消费电子、航空航天、能源、机车车辆、造船、国防军工、金融、零售等。


欲了解更多信息,欢迎访问:

www.altair.com.cn

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的图63

热管理流体仿真altair

CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的评论0条

    暂无评论

    CFD专栏丨乘员舱热管理解决方案的相关案例教程

    原创: Altair杨茂林 汽车性能 舒适性在人们选择汽车的决定性方面占比越来越重,而汽车乘员舱环境的舒适性是指为乘员提供舒适愉快便利的乘坐环境与条件,包括良好的平顺性、车内的低噪声、适宜的空气环境以及良好的驾驶操作性能。 舒适性 经济性 安全性 动力性 1总体概述 1典型的乘员舱热舒适性模型 在乘员舱舒适性的评价体系中,热舒适性是其中一个至关重要的因素。热舒适性,在美国供暖空调工程师学会的标准中
    什么是颗粒两相流? 颗粒-流体两相流在许多行业中都会遇到,包括能源、农业、采矿、食品、制药等。 他的特点是:颗粒(离散相)被气体或液体(连续相)夹带和输运。颗粒和流体介质之间存在质量,动量和能量传递,而且颗粒之间,颗粒和固体壁面也发生碰撞。 模拟颗粒流的数值方法 颗粒相和流体相可以在不同的长度尺度上模拟,通常分为2类:宏观方法(连续介质)和微观方法(离散介质) Fluid – Resolved E
    车辆涉水 (图片来源于网络) 大雨过后路面会存有大量积水,车辆涉水行驶非常普遍。在涉水过程中雨水有可能进入动力舱,空调系统,或电气系统造成故障。如果车速过高,还有可能对底盘件造成冲击力,造成变形或脱离。 车辆涉水CFD分析其实就是一个自由液面+运动物体的仿真。传统的NS方程的求解器采用VOF两相流模型+动网格模拟此现象,理论上也是可行的。但是整车模型包含很多细节,前处理比较麻烦,而且计算效率不能让
    工业气体的储存 在18世纪,当气体在实验室生产和研究时,它们通常被储存在黄牛或猪的皮囊中,或被储存在专门制作的气袋中。第一只压缩气体贮槽在1810年前后发明,被用来储存干燥的煤气。到了1850年前后,金属容器被制成出来用于储存氢气以及其他工业气体。1892年,美国人James Dewar设计并制造了一种绝热容器,这种绝热容器叫“杜瓦瓶”,此项发明对储存和运输温度非常低的液态气体是一个非常大的贡献。
    试验装置描述 试验在德国埃尔朗根-纽伦堡大学的机械与系统工程研究所完成,测试规范依据ISO5801。 待测轴流风机安装在导管内,驱动电机安装在风扇下游。上游是一个内壁安装了吸声材料的风箱。风箱内部安装了一个整流装置确保风扇入口的风速和湍流强度保持均匀。通过风箱上游的管路内的蝶阀和辅助风机来控制不同的流量。 试验装置图 轴流风扇尺寸 7个B&K麦克风,间隔30°均匀布置在风扇中心上游1米半径的圆周面
    市场部
    影响力
    粉丝
    内容
    获赞
    收藏
      项目客服
      培训客服
      0 3