0 前言
目前，隨著汽車行業(yè)CFD領(lǐng)域的快速發(fā)展，各大汽車主機廠基本上都有所涉及。CFD在整車方面的應(yīng)用包括風(fēng)洞工程，發(fā)動機艙熱管理，空調(diào)領(lǐng)域，還有一些零部件等。其中根據(jù)項目需要，空調(diào)領(lǐng)域的五種模式都有涉及。對于車主來說，吹面模式是使用頻率比較高的模式之一。
車主在使用汽車空調(diào)時，調(diào)至吹面制冷模式下，主要是通過鼓風(fēng)機將風(fēng)通過蒸發(fā)器進入吹面風(fēng)管進入乘員艙。
在整車開發(fā)流程中，一般都是主機廠的風(fēng)管已經(jīng)確定了，然后給空調(diào)部件供應(yīng)商一個類似于長方體的空間，給一個出口，然后讓供應(yīng)商在這個空間內(nèi)進行設(shè)計。這樣就產(chǎn)生了HVAC數(shù)據(jù)滯后于主機廠風(fēng)管數(shù)據(jù)的情況，那么空調(diào)部分實際上是分成好幾個供應(yīng)商各把控一部分。這樣，各供應(yīng)商和主機廠的CFD工程師得到的數(shù)據(jù)并不相同，所以建立的仿真模型也不一樣。
1 邊界條件確定
1.1 主要邊界條件設(shè)置
在K-ε湍流模型下，不帶鼓風(fēng)機的模型用流量進口，鼓風(fēng)機的模型用轉(zhuǎn)速，出口均為壓力出口。計算模型均為穩(wěn)態(tài)。
2 仿真模型選取
2.1 仿真模型1
圖1 仿真模型1
考慮到蒸發(fā)器有均流作用，所以選取蒸發(fā)器前部作為進口。本模型沒有鼓風(fēng)機，如圖1，主要是考慮HVAC和吹面風(fēng)管結(jié)合，同時也節(jié)約網(wǎng)格網(wǎng)格數(shù)量。風(fēng)管供應(yīng)商CFD工程師會選擇此模型的較多。
2.2 仿真模型2
本模型包括鼓風(fēng)機，是完整的HVAC吹面模式，如圖2。此模型優(yōu)點在于可以看到HVAC的內(nèi)部流動情況，以方便考慮優(yōu)化HVAC部分。空調(diào)供應(yīng)商CFD工程師選擇此模型的較多。
圖2 仿真模型2
2.3 仿真模型3
本模型不包括鼓風(fēng)機，HVAC吹面模式+管道+乘員艙，如圖3。此模型可以在乘員艙內(nèi)選擇檢測點，能較好的模擬環(huán)境艙的檢測點，更進一步，加上假人模型計算舒適性，頭部溫度和速度的選取時可以借用。這種模型主要是一些主機廠的CFD工程師所采用的仿真模型。
圖3 仿真模型3
3 結(jié)果輸出
吹面風(fēng)管各出口的流量百分比，是空調(diào)吹面模式下的重要考量指標之一，因此本文將三個模型的流量百分比加以比較，如表1。
表1 各模型的流量百分比情況
表1中，左代表駕駛側(cè)，左中代表靠駕駛側(cè)的中央出風(fēng)口，右中代表靠副駕駛側(cè)的中央出風(fēng)口，右代表副駕駛側(cè)的出風(fēng)口。
4 結(jié)論
運用STAR CCM+對三種吹面模式進行仿真，對各模型吹面風(fēng)管出口流量百分比數(shù)值相比較，最大不超過2%，筆者認為可以接受。鑒于計算機資源和時間安排等原因，只能先將這三種仿真模型的結(jié)果呈現(xiàn)給大家。
總之，各模型吹面模式下風(fēng)管出口最終的流量百分比相差無幾，至于采用哪種模型，就要看CFD工程師想呈現(xiàn)那方面內(nèi)部流動情況。
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