微型面包车车室温度场仿真技术研究
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摘要
微型面包车的主要功用是载客，司机和乘客在车室内的热舒适感觉是微型面包车的一个很重要的性能指标，它关系到微型面包车的主动安全性。要提高微型面包车的热舒适性，就需要对室内气流进行合理的组织、使室内的温度场分布合理。国外汽车生产厂商均将该研究作为汽车新产品开发过程中的一项重要工作。而目前在国内尚无人对此课题进行系统的研究。
本文首次采用数值计算和试验相结合的方法对微型面包车车室内温度场、速度场进行了研究。结合微型面包车的传热与传质机理以及SC6350车型，建立了温度场仿真的数学模型、物理模型和几何模型。捉出了合理的微型面包车温度场仿真计算的建模方法和温度场仿真计算的边界条件。并采用计算流体力学(CFD)软件STAR-CD对微型面包车SC6350进行了多种工况的仿真计算。
在微型面包车温度场试验方法尚无统一标准的情况下，参照《汽车采暖性能试验方法》和有关国内外汽车温度场试验方法，根据微型面包车的自身特点，系统地提出了微型面包车温度场试验方法，并在环境舱中进行了微型面包车温度场试验。
通过对计算和试验结果的分析，证明本文提出的计算方法和边界条件是正确的。通过对微型面包车车室内的温度场、速度场变化规律的研究，对微型面包车SC6350的空调系统进行了优化设计，提出了优化方案。该优化方案有较好的实用价值，它为长安技术中心改进微型面包车的空调系统，提高微型面包车的热舒适性提供了理论和技术上的依据。
通过计算和试验结果的对比分析，说明数值计算方法是研究微型面包车温度场的一种有效方法，采用数值计算方法可以比较精确的模拟微型面包车温度场的分布情况。该方法在工程实际中有很好的应用前景。
对于微型面包车的热舒适性评价问题，本文结合国内外的相关资料和有关热舒适性的评价标准，提出了符合重庆市实际情况的微型面包车车室内热舒适环境参数。对于热舒适性的评价方法，本文首次采用模糊综合评价方法评价微型面包车热舒适性，并对微型面包车SC6350的热舒适性进行
西 南交通大学硕士研究生学位论文 第＊页
了综合评价。
Microbus is a kind of vehicle like the car .So one of the microbus' s important performance criterion is the driver and the passenger' s thermal comfortable sense , because it is in connection with the microbus' s initiative safety . But if you want to make the microbus more comfortable you must make the airflow and the temperature field in the microbus more reasonable.Many foreign car factory attach importance to the research in the course of new production design now .But nobody has systcmically researched the problem in china .
In this paper , the microbus' s temperature field and velocity field is researched through numerical simulation and experiment for the first time . The mathematics model , physics model and geometrical model for numerical simulation about microbus temperature field is built based on the microbus' s thermal translating and substance translating theory .The method for building geometrical model and boundary condition is put forward .The numerical simulation for microbus SC6350 is accomplished with the computational fluid dynamics(CFD) software of STAR桟D.
Consulting the 《The experiment technique of automobile' s heating capability 》 and any other experiment technique on carriage , the microbus' s temperature field experiment technique is systemically established in the condition of no uniform criterion on the microbus' s temperature field experiment at present.
The numerical simulation technique and boundary condition putting forward in this paper is very reasonable by compare the numerical simulation result with the experiment result . The variation law of the temperature field and velocity field in the
microbus is concluded by many times of numerical simulation .The air-condition system of the microbus SC6350 is optimized , and the optimized project is very usable to changan Co. Ltd because changan Co. Ltd can use the project to improve it' s microbus air-condition system .
It is proved that numerical simulation is a efficiency method for researching the microbus' s temperature field by compare the numerical simulation result with the experiment result. Numerical simulation technique has extensive purpose in the engineering.
In this paper , consulting the correlation information and the evaluation criterion about the thermal comfortable sense , the circumstances parameter that satisfy the thermal comfortable sense in the microbus is ascertained .The thermal comfortable sense in the microbus is evaluated using the fuzzy comprehensive evaluation technique for the first time .The thermal comfortable sense in the microbus SC6350 is evaluated with the fuzzy comprehensive evaluation technique too .
本文首次采用数值计算和试验相结合的方法对微型面包车车室内温度场、速度场进行了研究。结合微型面包车的传热与传质机理以及SC6350车型，建立了温度场仿真的数学模型、物理模型和几何模型。捉出了合理的微型面包车温度场仿真计算的建模方法和温度场仿真计算的边界条件。并采用计算流体力学(CFD)软件STAR-CD对微型面包车SC6350进行了多种工况的仿真计算。
在微型面包车温度场试验方法尚无统一标准的情况下，参照《汽车采暖性能试验方法》和有关国内外汽车温度场试验方法，根据微型面包车的自身特点，系统地提出了微型面包车温度场试验方法，并在环境舱中进行了微型面包车温度场试验。
通过对计算和试验结果的分析，证明本文提出的计算方法和边界条件是正确的。通过对微型面包车车室内的温度场、速度场变化规律的研究，对微型面包车SC6350的空调系统进行了优化设计，提出了优化方案。该优化方案有较好的实用价值，它为长安技术中心改进微型面包车的空调系统，提高微型面包车的热舒适性提供了理论和技术上的依据。
通过计算和试验结果的对比分析，说明数值计算方法是研究微型面包车温度场的一种有效方法，采用数值计算方法可以比较精确的模拟微型面包车温度场的分布情况。该方法在工程实际中有很好的应用前景。
对于微型面包车的热舒适性评价问题，本文结合国内外的相关资料和有关热舒适性的评价标准，提出了符合重庆市实际情况的微型面包车车室内热舒适环境参数。对于热舒适性的评价方法，本文首次采用模糊综合评价方法评价微型面包车热舒适性，并对微型面包车SC6350的热舒适性进行
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了综合评价。
Microbus is a kind of vehicle like the car .So one of the microbus' s important performance criterion is the driver and the passenger' s thermal comfortable sense , because it is in connection with the microbus' s initiative safety . But if you want to make the microbus more comfortable you must make the airflow and the temperature field in the microbus more reasonable.Many foreign car factory attach importance to the research in the course of new production design now .But nobody has systcmically researched the problem in china .
In this paper , the microbus' s temperature field and velocity field is researched through numerical simulation and experiment for the first time . The mathematics model , physics model and geometrical model for numerical simulation about microbus temperature field is built based on the microbus' s thermal translating and substance translating theory .The method for building geometrical model and boundary condition is put forward .The numerical simulation for microbus SC6350 is accomplished with the computational fluid dynamics(CFD) software of STAR桟D.
Consulting the 《The experiment technique of automobile' s heating capability 》 and any other experiment technique on carriage , the microbus' s temperature field experiment technique is systemically established in the condition of no uniform criterion on the microbus' s temperature field experiment at present.
The numerical simulation technique and boundary condition putting forward in this paper is very reasonable by compare the numerical simulation result with the experiment result . The variation law of the temperature field and velocity field in the
microbus is concluded by many times of numerical simulation .The air-condition system of the microbus SC6350 is optimized , and the optimized project is very usable to changan Co. Ltd because changan Co. Ltd can use the project to improve it' s microbus air-condition system .
It is proved that numerical simulation is a efficiency method for researching the microbus' s temperature field by compare the numerical simulation result with the experiment result. Numerical simulation technique has extensive purpose in the engineering.
In this paper , consulting the correlation information and the evaluation criterion about the thermal comfortable sense , the circumstances parameter that satisfy the thermal comfortable sense in the microbus is ascertained .The thermal comfortable sense in the microbus is evaluated using the fuzzy comprehensive evaluation technique for the first time .The thermal comfortable sense in the microbus SC6350 is evaluated with the fuzzy comprehensive evaluation technique too .
引文
[1]刘高碘．温度场的数值模拟．重庆大学出版社．1990年1月
[2]吴江航、韩庆书．计算流体力学的理论、方法及应用．科学出版社．1988年5月
[3]陈汉平主编．计算流体力学．水利电力出版社．1995年11月
[4][美]S．V．帕坦卡著．传热与流体流动的数值计算．张政译．科学出版社．1984年9月
[5]王承尧、王正华、杨晓辉．计算流体力学及其并行算法．国防科技大学出版社．2000年2月
[6]陶文铨．数值传热学．第2版．西安交通大学出版社．2001年5月
[7]H.K. VERSTEEG and W. MALALASEKERA. An introduction to computational fluid dynamics. 世界图书出版公司北京公司．2000年6月
[8]汪培庄、韩立岩．应用模糊数学．北京经济学院出版社．1989年8月
[9]王铭文、金长泽、王子孝．模糊数学讲义．东北师范大学出版社．1988年2月
[10]荩垆．实用模糊数学．科学技术文献出版社．1989年10月
[11]谭浩强．C程序设计．第二版．清华大学出版社．1999年12月
[12]杜子学．微型面包车气功特性研究及气动造型优化设计方法探讨．西南交通大学博士研究生论文．2001年4月
[13]陈宁、彭彪、丁力行．满足热舒适性条件的空调客车车室内计算温度的确定方法．2000年1月．第38卷第1期
[14]韦强、闫兴旺．汽车空调冷负荷计算研究．重庆建筑大学学报．1998年10月．第20卷第5期
[15]陈江平、孙召璞等．载人车室内部空气流场温度场的数值模拟．汽车工程．1999年．第21卷第5期
[16]姜乐华、孙婉娟．汽车空调舒适性的实验分析．
[17]吴宝志．汽车空调．宇航出版社．1992年8月
[18]T. L. Madsen, B. Olesen, K. Reid "New Methods for Evaluation of The Thermal Enviroument in Automotive Vehicles" ASHRAE Transaction, 1986
[19]孔令来．YJ620A型旅行客车空调(冷气)系统的试验．客车技术．1993年．第2期
[20]童灵、周拥军．太阳辐射对空调车室性能综合影响的理论与实验研究．暖通空调HV&AC．2000年．第30卷第2期
[21]J. K. Wan and J. van der Kooi. Influence of the position of suppy and exhaust openings on comfort in a passenger vehicle. Int. J. of Vehicle Design. Vol.12, 1991
[22]张铁男、李晶蕾．对多级模糊综合评价方法的应用研究．哈尔滨工程大学学报．2002年6月．第23卷第3期
[23]高佛佑．汽车空调的发展动态．天津商学院学报．1991年．第十一卷第一期
[24]方贵银．我国汽车空调的现状与展望．湖北汽车．1998年．第1期
[25]钱炜、唐鸣放．城市户外环境热舒适度评价模型．西安建筑科技大学学报．2001年9月．第33卷第3期
[26]丁良旭．客车空气质量和热舒适性的评价．客车技术与研究．1996年．第18卷第1期
[27]张增社．空调客车车内气候参数的确定．客车技术与研究．1996年．第18卷第2期
[28]卢曦、吴文权．汽车车内热环境研究的现状和发展．上海理工大学学报．2001年．第23卷第2期
[29]郑勋．汽车热舒适性的测定与评价．客车技术与研究．1994年．第16卷第4期
[30]冯保成．模糊数学应用集萃．华南理工出版社．1992年
[31]庄达民、林国华等．高速列车舱内气流分布的数值模拟．铁道学报．2000年4月．第22卷第2期
[32]彭绪亚、李百战等．低能耗建筑室内热环境质量评价．重庆建筑大学学报．1998年10月．第20卷第5期
[33]陈孟湘．汽车空调．上海交通大学出版社．1989年11月
[34]Sang-Joon Lee and Jong-Hwan Yoon. Temperature field measurement of heated ventilation flow in a vehicle interior. Int. J. of Vehicle Design. Vol. 19, No.2, 1998
[35]J. van der Kooi and J.W. Wan . Evaluation of air quality and thermal comfort in a coach Int. J. of Vehicle Design Vol.14, 1993
[36]Analysis of Vehicle Passenger Compartment Ventilation Using Experimental and Numerical Model. SAE 890312
[37]John G. Ingersoll, Thomas G. Kalman, and Linda M. Maxwell. Automobile Passenger Compartment Thermal Comfort Model-Partl:Compartment Cool-down/Warm-up Calculation. SAE 920265
[38]Béatrice Gach and Michael Lang. Fuzzy Controller for Thermal Comfort in a Car Cabin. SAE 970107
[39]Joachim Currle. Numerical Simulation of the Flow in a Passenger Compartment and Evaluation of the Thermal Comfort of the Occupants. SAE 970529
[40]Hisashi Tanaka and Motohiro Kitada etc. Study on Car Air Conditioning System Controlled by Car Occupants' Skin Temperature -Part 2:Development of a new Air Conditioning System. SAE 920170
[41]赵荣义、范存养等编．空气调节．第三版．中国建筑工业出版社．1994年11月
[42]沈俊、傅立敏等．CFD软件及其在汽车领域的应用．汽车研究与开发．2000年第5期
[43]GB/T 12782-1991．汽车采暖性能试验方法
[44]屠大燕主编．流体力学与流体机械．中国建筑工业出版社．1994年6月
[45]颜庆津．数值分析．北京航空航天大学出版社．修订版．2000年1月
[46]章熙民、任泽霈、梅飞鸣编著．传热学．新一版．中国建筑工业出版社．1993年6月
[47]傅立敏．汽车空气动力学数值计算．北京理工大学出版社．2001年1月
[48]孙召璞、陈江平等．轻型客车空调室内三维流场温度场的数值模拟与实验研究．哈尔滨工业大学学报．1999年．第31期(增刊)
[49]刘苑平．舒适性空调室内计算参数的优化与节能．制冷．1999年3月．第18卷第1期
[50]Hara J, Fujitani K etc. Computer simulation of passenger Compartment Air-flow. SAE 881749
[51]Han T. Three-dimensional Navier-stokes Simulation for Passenger compartment Cooling. Int. J of vehicle Design. Vol. 10, 1989
[52]费祥麟主编．高等流体力学．西安交通大学出版社．1989年9月
[53]章音主编．车辆设计参考手册：客车采暖、通风与空气调节．中国铁道出版社．1993年
[2]吴江航、韩庆书．计算流体力学的理论、方法及应用．科学出版社．1988年5月
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[21]J. K. Wan and J. van der Kooi. Influence of the position of suppy and exhaust openings on comfort in a passenger vehicle. Int. J. of Vehicle Design. Vol.12, 1991
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[38]Béatrice Gach and Michael Lang. Fuzzy Controller for Thermal Comfort in a Car Cabin. SAE 970107
[39]Joachim Currle. Numerical Simulation of the Flow in a Passenger Compartment and Evaluation of the Thermal Comfort of the Occupants. SAE 970529
[40]Hisashi Tanaka and Motohiro Kitada etc. Study on Car Air Conditioning System Controlled by Car Occupants' Skin Temperature -Part 2:Development of a new Air Conditioning System. SAE 920170
[41]赵荣义、范存养等编．空气调节．第三版．中国建筑工业出版社．1994年11月
[42]沈俊、傅立敏等．CFD软件及其在汽车领域的应用．汽车研究与开发．2000年第5期
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[44]屠大燕主编．流体力学与流体机械．中国建筑工业出版社．1994年6月
[45]颜庆津．数值分析．北京航空航天大学出版社．修订版．2000年1月
[46]章熙民、任泽霈、梅飞鸣编著．传热学．新一版．中国建筑工业出版社．1993年6月
[47]傅立敏．汽车空气动力学数值计算．北京理工大学出版社．2001年1月
[48]孙召璞、陈江平等．轻型客车空调室内三维流场温度场的数值模拟与实验研究．哈尔滨工业大学学报．1999年．第31期(增刊)
[49]刘苑平．舒适性空调室内计算参数的优化与节能．制冷．1999年3月．第18卷第1期
[50]Hara J, Fujitani K etc. Computer simulation of passenger Compartment Air-flow. SAE 881749
[51]Han T. Three-dimensional Navier-stokes Simulation for Passenger compartment Cooling. Int. J of vehicle Design. Vol. 10, 1989
[52]费祥麟主编．高等流体力学．西安交通大学出版社．1989年9月
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