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客车空调气流组织的数值模拟
客车空调气流组织的数值模拟
来源:中制冷设备网    2009-6-4
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      摘要: 本文介绍了内置式客车空调的气流组织,运用κ-ε模型进行了模拟,并与顶置式空调进行了对比。结果表明,内置空调的温度、速度分布较佳,车内的气流组织更合理。车内空气的温度、流速以及相对湿度等共同作用的效果更符合人的生理及心理需要。 


  1 引言

  客车空调气流组织的任务是组织车内的空气流动,使空气的温度、湿度、流速等能很好的满足工艺过程和符合人的舒适感觉。合理的气流组织可使车内的驾驶员或乘员莸合适的温度范围及充足的新鲜空气,从而降低驾驶员及乘客旅途的疲劳。但是,目前关于客车空调气流组织模拟方面的文章基本上都是针对顶置式空调,对于内置式客车空调描述的较少。本文对内置式客车空调的气流组织做了介绍并作了相应的模拟,在此基础上与顶置式空调做了一些比较,从而使读者对内置式空调在客车行业中的应用有更深一步的了解。

 

  2 顶置与内置式客车空调

  客车空调的气流组织和空调的结构形式密切相关。目前,在大型客车中应用比较广泛的是非独立整体顶置式空调机组。一般将蒸发器与冷凝器统一置于车顶,冷凝器位于机组前部,冷凝器风机由两侧吸风从顶部排出。蒸发器位于机组的后面,回风口位于蒸发器的中间,回风经蒸发器处理后,冷风由风机通过风道送往车内。

  但是另一方面,由于顶置式空调的风道较长,噪音较大。随着风道向车两端延伸,风压逐渐减小,所以车内前后两端的风速较小。此外,由于机组暴露在外,长时间的风吹日晒使空调部件容易发生老化,还影响整车的美观。鉴于上述情况;现在越来越多的厂家开始研制和使用内置式空调。由于内置空调内部结构复杂,要想对气流组织的流场进行测试困难比较大。而计算流体力学和数值传热学的发展为车室内部空气流动和传热的研究提供了有效的方法。为了对空气的流场、温度场及空调车室内舒适环境进行评估,我们利用软件对这种形式内置式空调的气流组织进行了数值模拟。

 

  3 空调客车的物理模型简化

  由于空调客车的形状和内部结构一般比较复杂,在数值计算中难于根据实际结构生成计算网络为此,分别建立简化的内置和顶置空调客车的物理模型。

  与之比较的顶置空调车的几何参数和内置式的基本相同,只是没有顶部的孔板送风口,回风也不是在两侧,而是在顶部中央留出长1.8 m、宽0.4 m的空间作为回风口。

 

  4 结果及分析

  分别对顶置空调和内置空调的气流组织进行了模拟,并对结果图进行了一些简化处理。内置空调中央大部分区域的温度分布比顶置式的均匀,温差基本上小于1 ℃。前面由于挡风玻璃的面积较大,太阳得热较多,因而温度梯度较大。尾部的小部分区域也是由于玻璃得热使得温差相对较大。但总的来说,内置式空调可以达到较高的空调精度。

  内置空调只在车内的角落有小的滞流区,大部分空间处于大回旋流区,热质交换较为充分,因而行着比较均匀的温度场和速度场。而顶置式空调局部区域的空气流速差别较大,在车内形成涡流区,对温度分布产生不利的影响。

  顶置式空调出风门附近区域的温度较低,在回风口附近气流产生短路,使得这一局部区域的空气循环比较强烈。由于空调客车车身较长,前后区域空气流动强度不同,造成前后温差较大,整个空调车室内温度场分布不均匀,从而影响了空凋的整体效果。

 

  5 结论

  空调车室内空气的速度场、温度场研究是空调车室内气流组织设计及车室内舒适环境评价与研究的基础。对空调客车室内空气流动传热的数值分析,既可以预测场与温度分布情况,又节省人力、物力和财力。本文对内置和顶置式空调客车室内三维空气流场与温度的分布进行了模拟,结果表明内置式空调车内舒适环境整体上比顶置式好。为空调车室内气流组织的优化方向提供了一定的借鉴。

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