（車輛工程專業(yè)論文）公路臥鋪客車車室熱環(huán)境數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究.pdf

中文摘要 公路臥鋪客車的熱舒適性問題己成為嚴(yán)重影響其生存和發(fā)展的主要問題之， 為此國內(nèi)各客車制造廠紛紛采取各種措施予以改進(jìn)，而采用p u 風(fēng)道的空調(diào)系統(tǒng)便是 其中一種通用的做法。 為了檢驗(yàn)?zāi)晨蛙噺S生產(chǎn)的豪華公路臥鋪客車采用叫風(fēng)道空調(diào)系統(tǒng)后的空調(diào)效果 和驗(yàn)證數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文對(duì)其空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)參數(shù)和車室內(nèi)的溫度 分布進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試。同時(shí)，對(duì)試驗(yàn)車輛的實(shí)際最人制冷和均勻等溫送風(fēng)兩種工況 下的車室熱環(huán)境進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。 設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方案采用熱球風(fēng)速計(jì)與數(shù)字溫度表分別測(cè)量各送風(fēng)口的送風(fēng)速度與 送風(fēng)溫度，采用多通道數(shù)據(jù)采集器與熱電偶測(cè)量臥鋪上的測(cè)點(diǎn)溫度。測(cè)量結(jié)果用米 評(píng)價(jià)試驗(yàn)車輛空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性與車室的熱舒適性，其中部分測(cè)量結(jié)果作為邊 界條件用于車內(nèi)熱環(huán)境的數(shù)值模擬計(jì)算。同時(shí)，測(cè)量結(jié)果還用于檢驗(yàn)數(shù)值模擬計(jì)算 結(jié)果的準(zhǔn)確性。 車室熱環(huán)境數(shù)值模擬計(jì)算：對(duì)車室模型做適當(dāng)?shù)暮喕惋L(fēng)口采用基本模型法 簡化；車內(nèi)的空氣密度符合b o u s s i n e s q 假設(shè)，且參與輻射傳熱。采用矩形與非結(jié)構(gòu) 泄合網(wǎng)格、r n g 女一s 兩方程湍流模型、d 0 輻射模型對(duì)車室內(nèi)的空氣速度場(chǎng)及溫度 場(chǎng)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬計(jì)算，獲得了車室內(nèi)空氣流速及溫度的分布情況。 從模擬計(jì)算結(jié)果中讀取測(cè)點(diǎn)上的溫度計(jì)算值，并與試驗(yàn)測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果 表明：在多數(shù)測(cè)點(diǎn)上，溫度計(jì)算值與試驗(yàn)測(cè)量值接近，且溫度計(jì)算值的趨勢(shì)也與試 驗(yàn)測(cè)量值相吻合，說明數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果可信，且準(zhǔn)確度較高。 均勻等溫送風(fēng)工況數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果表明：該工況有利于在車室內(nèi)形成均勻的 氣流組織與溫度分布。因此，公路臥鋪客車空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道應(yīng)以實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)為設(shè) 計(jì)目標(biāo)，采取合理的隔熱措簏，實(shí)現(xiàn)各送風(fēng)口的均勻等溫送風(fēng)。 關(guān)鍵詞： 公路臥鋪客車；空調(diào)；熱環(huán)境；速度場(chǎng)；溫度場(chǎng)；數(shù)值模擬；計(jì)算流體力學(xué)； 混合網(wǎng)格 a b s t r a c t t h ep o o rt h e r m a lc o m f o r to fh i g h w a ys l e e p e rb u s h a sb e c a m eo n eo fm a j o r p r o b l e m ss e v e r e l ya f f e c to ni t se x i s t e n c ea n dd e v e l o p m e n t ，s ot h ed o m e s t i c b u sm a n u f a c t u r e r sh a v et a k e nv a r i o u sm e a s u r e st oi m p r o v ei t ，a n do n eo fg e n e r a l m e a s u r e sa d o p t e dw a se q u i p p e da na i rc o n d i t i o n i n gs y s t e mw i t hf o u rd u c t s i no r d e rt ov e t i f i e de f f e c t i v e n e s so faf o u rd u c t sa i rc o n d i t i o n i n gs y s t a m e q u i p p e do nad o m e s t i e - m a d el u x u r i o u sh i g h w a ys l e e p e rb u s ，a n dc h e c k e dt h e a c c u r a c yo fn u m e r i c a ls i m u l a t i o nr e s u l t s ，a ne x p e r i m e n t a ls t u d yo na i r c o n d i t i o n i n gs y s t e m sa i rs u p p l yp a r a m e t e r sa n dt e m p e r a t u r ed i s t r i b u t i o ni n t h ep a s s e n g e rc o m p a r t m e n t m e a n w h i l e ，n u m e r i c a ls i m u f a t i o n so fp a s s e n g e r c o m p a r t m e n t st h e r m a le n v i r o n m e n tp e r f o r m e df o r t h ef o l l o w i n gt w oo p e r a t i n g m o d e s ： m a x i m u mr e f r i g e r a t i o n u n i f o r ma n dis o t h e r m a la i rs u p p l y i nt h et e s tp r o g r a m ，h o t b u l ba n e m o m e t e ra n dd i g i t a lt e m p e r a t u r em e t e rw e r e u s e dt om e a s u r ev e l o c i t ya n dt e m p e r a t u r eo ft h ea i rs u p p l yo u t l e t sr e s p e c t i v e l y ， am u l t i c h a n n e ld a t ac o l l e c t o ra n dt h e r m a lc o u p l ew e r eu s e dt om e a s u r e t e m p e r a t u r eo fm e a s u r i n gp o i n t sa b o v et h es l e e p e r s t h er e s u l t sw e r eu s e dt o e v a l u a t et h er a t i o n a l i t vo ft h ed e s i g n e da i rc o n d i t i o n i n gs y s t e ma n dt h et h e r m a l c o m f o r to ft h ep a s s e n g e rc o m p a r t m e n t ，p a r to fr e s u l t sw e r eu s e da sb o u n d a r y c o n d i t i o n sf o rt h ep a s s e n g e rc o m p a r t m e n t st h e r m a le n v i r o n m e n tn u m e r i c a l c a l c u l a t i o i l m e a n w h i l e t h er e s u l t so fe x d e r i m e n t a lm e a s u r e m e n tw e r ea l s ou s e d t ov e r i f yt h ea c c u r a c yo fn u m e r i c a lc a l c u l a t i o nr e s u l t s t h en u m e r i c a lc a l c u l a t i o oo fp a s s e n g e rc o m p a r t m e n t st h e r m a le n v i r o n m e n t a sf o l l o w i n g ：ap r o p e rs i m p l i f i c a t i o no nt h ec o m p a r t m e n tm o d e l t h eb a s i cm o d e l m e t h o du s e df o r t h ea i rs u p p l yo u t l e t s s i m p l i f i c a t i o n t h ed e n s i t vo fa i ri n t h ep a s s e n g e rc o m p a r t m e n tc o n f o r m e dt ob o u s s i n e s qa s s u m p t i o n ，a n dp a r t i c i p a t e d i nr a d i a t i o nh e a tt r a n s f e r r e c t a n g u l a ra n du n s t r u c t u r e dh y b r i dg r i d s r e n o r m a l i z a t i o ng r o u p ( r n g ) k st u r b u l e n c em o d e a n dd i s c r e t eo r d i n a t e s ( d o ) r a d i a t i o nm o d e lw e r ea d o p tf o r t h es t e a d y s t a t en u m e r i c a lc a l c u l a t i o no fa i r v e l o c i t vf i l e da n dt e m p e r a t u r ef i l e d a n do b t a i n e dt h ed is t r i b u t i o no fa i rf l o w v e l o c l t ya n dt e m p e r a t u r e1 nt h ep a s s e n g e rc o m p a r t m e n t r e a de a c hm e a s u r i n gp o i n t s c a l c u l a t e dt e m p e r a t u r ei nt h en u m e r i c a l c a l c u l a t i o nr e s u l t s a n dc o m p a r e dw i t ht h er e s u l t so b t a i n e df r o me x d e r i e n t a l m e a s u r e m e n t t h ec o m p a r i s o ns h o wt h a t ：t h ec a l c u l a t e dt e m p e r a t u r ec l o s et o e x d e r i m e n t a lr e s u l t so nm o s to f m e a s u r i n gp o i n t s a n dt h et r e n d l i n eo fc a l c u l a t e d t e m p e r a t u r es h o wag o o da g r e e m e n tw i t ht h a to ft h ee x p e r i m e n t ，w h i c hi 1 1 u s t r a t e t h a tt h ec o m p u t a t i o n a lr e s u l t sa r ec r e d i t a b l ea n dw i t hah i g ha c c u r a c y t h er e s u l t so fn u m e r i c a lc a l c u l a t i o ni nu n i f o r ma n di s o t h e r m a la i rs u p p l y o p e r a t i n gm o d ep r o v et h a tt h iso p e r a t i n gm o d eisf a v o r a b l et of o r mu n i f o r m a i r f l o wo r g a n i z a t i o na n dt e m p e r a t u r ed is t r i b u t i o ni nt h ep a s s e n g e rc o m p a r t m e n t c o n s e q u e n t l y t h ed e s i g no b j e c t i v eo fh i g h w a y s l e e p e rb u sa i rc o n d i t i o n i n g s y s t e m sd u c t ss h o u l db er e a l i z ef o ru n i f o r ma i rs u p p l yr a t e ，a n du s ep r o p e r h e a ti n s u l a t i o nm e a s u r e ，r e a l i z ef o ru n i f o r ma n di s o t h e r m a la i rs u p p l yo na i r s u p p l yo u t l e t s k e y w o r d s h i g h w a ys 1 e e p e rb u s v e l o c i t yf i e l d ： c f d ： a i rc o n d i t i o n e r ；t h e r m a le n v i r o n m e n t t e m p e r a t u r ef i e l d ： n u m e r i c a ls i m u l a t i o n h y b r i dm e s h 論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明：本人所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工 作所取得的成果。除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對(duì)論文的研究做出重 要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本論文中不包含任何 未加明確注明的其它個(gè)人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的成果。 本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 論文作者簽名：砑凡 論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)權(quán)屬聲明 b 0 0 6 6 其l 岫 本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬學(xué) 校。學(xué)校享有以任何方式發(fā)表、復(fù)制、公開閱覽、借閱以及申請(qǐng)專利等權(quán) 利。本人離校后發(fā)表或使用學(xué)位論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成 果時(shí)，署名單位仍然為長安大學(xué)。 ( 保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 黧甕：舉f 黝 第1 章緒論 1 1 公路臥鋪客車及其空調(diào)系統(tǒng) 公路臥鋪客車是原西安公路學(xué)院( 長安大學(xué)) 陳蔭三教授等人針對(duì)上世紀(jì)8 0 年代國 人出行火車票( 尤其是既鋪票) 難買以及長罡巨離乘坐公路座位客車舒適性差等問題而進(jìn) 行研發(fā)的，并于1 9 9 0 年獲得了實(shí)用新型專利”。作為我國獨(dú)創(chuàng)的客車新車型，公路臥 鋪客車自誕生以來即受到用戶的青睞，1 9 9 2 2 0 0 1 年問，全國共銷售3 3 0 0 0 輛，并出現(xiàn) 了最高保有量超過4 0 0 0 0 輛的紀(jì)錄“。，成為我國當(dāng)時(shí)長途客運(yùn)中一支不可或缺的力量， 并作為具有中國特色的一種車型保留至今。 公路臥鋪客車( 下文簡稱臥鋪客車) 的主要特點(diǎn)是載客量較大、單班運(yùn)行里程長、乘 客乘臥舒適性較好但車內(nèi)活動(dòng)空間狹小，與其它公路交通工具相比，乘客與駕駛員處在 車內(nèi)的時(shí)間也相對(duì)較長。因此，車內(nèi)熱環(huán)境條件對(duì)人體健康的影響，也顯得更為突出。 由于臥鋪客車結(jié)構(gòu)上的特殊性，即使在車上裝備了空調(diào)系統(tǒng)，目前仍存在著諸如車 內(nèi)通風(fēng)效果差、氣流不均勻、人體及車內(nèi)設(shè)備發(fā)出的異味難以消除、上下鋪間溫差大及 車內(nèi)前后部溫度偏高等問題，影響了乘客的乘臥舒適性與駕駛員的安全駕駛。這些問題 已引起國內(nèi)各客車制造廠家的重視，并紛紛采取了增大車內(nèi)通風(fēng)量、改部分密封窗為推 拉窗、改進(jìn)空調(diào)系統(tǒng)等措施來改善車室內(nèi)的熱環(huán)境條件，以滿足乘客的舒適性要求。 早期的臥鋪客車由普通的座位客車改裝而成，其空調(diào)系統(tǒng)保留了座位客車的設(shè)計(jì)方 案，即在車內(nèi)頂左右兩側(cè)各設(shè)置一條送風(fēng)道，送風(fēng)道將經(jīng)空調(diào)蒸發(fā)器冷卻過的空氣送至 各個(gè)送風(fēng)口，送風(fēng)口送出的冷寧氣與車內(nèi)的空氣、人體、臥具等進(jìn)行一系列的熱濕交換 后，匯集至回風(fēng)u 進(jìn)入下一次循環(huán)。即便是臥鋪客車發(fā)展的高峰期，其空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 思路仍受到座位客車的影響，在很長的一段時(shí)間內(nèi)均是采用兩風(fēng)道的設(shè)計(jì)方案。 對(duì)公路客車來說，其送風(fēng)道與送風(fēng)口的設(shè)計(jì)合理與否將會(huì)直接影響到車內(nèi)的氣流組 織，并進(jìn)一步影響車內(nèi)的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、濕度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和有害氣體濃度等的分布情 況。實(shí)踐證明，臥鋪客車采用傳統(tǒng)的兩風(fēng)道設(shè)計(jì)方案無法滿足乘員的熱舒適性要求，會(huì) 出現(xiàn)上文提到的眾多問題。兇此，近年各客車制造廠家己開始在臥鋪客車內(nèi)設(shè)計(jì)安裝p u 風(fēng)道空調(diào)系統(tǒng)，以改善車室內(nèi)的熱環(huán)境條什，提高乘臥舒適性。 1 2 客車車室熱環(huán)境的研究方法及其優(yōu)缺點(diǎn) 客車車室內(nèi)的熱環(huán)境條件主要靠空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)，其優(yōu)劣程度：苴接影響到行車安全性 與乘臥舒適性。安靜舒適的車內(nèi)環(huán)境，可以使駕駛員保持清醒的頭腦，安全高效地駕駛 車輛，減少疲勞和事故的發(fā)生。同時(shí)，乘員也可以避免車外灰塵、懸浮花粉和異味氣體 的干擾，減輕旅途中的疲勞，下車后能頭腦清醒地投入到工作和處理各種事務(wù)中。 目前，國內(nèi)對(duì)客車研發(fā)的重點(diǎn)多集中在底盤、車身以及相關(guān)的總成和附件i ：，忽略 了對(duì)車內(nèi)熱舒適性的研究，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)一直沒有突破性的進(jìn)步。雖然國內(nèi)多數(shù)客 車廠家引進(jìn)和開發(fā)了多種c a d c a e ( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n c o m p u t e ra i d e d e n g i n e e r i n g ，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助工程) 軟件，用于車身結(jié)構(gòu)計(jì)算、造型設(shè)計(jì)、 零部件機(jī)械設(shè)計(jì)以及動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)匹配計(jì)算等方面，但自己開發(fā)的空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)軟件 一般只_ i j 于冷熱負(fù)荷計(jì)算，對(duì)車內(nèi)熱環(huán)境的研究涉及較少，特別是氣流分析軟件，在開 r a l 發(fā)和引進(jìn)上還是空白”。 傳統(tǒng)的客車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在理論分析和樣車試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。由于理論分析 只適合做。些簡單的定性分析，分析過程考慮的影響因素有限，不能真實(shí)地反映實(shí)際情 況，對(duì)復(fù)雜區(qū)域內(nèi)的空氣流動(dòng)情況，無法全面了解。而樣車試驗(yàn)需要投入大量的人力、 財(cái)力與物力，測(cè)試儀器昂貴易損，且實(shí)施難度較大、周期長，新車開發(fā)過程只能對(duì)試驗(yàn) 中發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行補(bǔ)救，設(shè)計(jì)者無法做到對(duì)自己的設(shè)計(jì)心中有數(shù)，處于被動(dòng)狀態(tài)。此外， 試驗(yàn)也只能在道路、氣候風(fēng)洞試驗(yàn)室或汽車空調(diào)環(huán)境試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。道路試驗(yàn)受自然氣 候條件影響大，一年只有很短的時(shí)間適合試驗(yàn)，且試驗(yàn)條件再現(xiàn)性差，試驗(yàn)結(jié)果可比性 也差”。；氣候風(fēng)洞試驗(yàn)室和汽車空調(diào)環(huán)境試驗(yàn)室造價(jià)昂貴，重復(fù)試驗(yàn)會(huì)使成本大幅上升。 數(shù)值模擬計(jì)算則能改變這一局面，在國外己得到廣泛的應(yīng)用，且有一大批成熟的商 用軟件。它以c f d ( c o m p u t a t i o n a lf l u i dd y n a m i c s ，計(jì)算流體力學(xué)) 為基礎(chǔ)，利用數(shù)值方 法求解流體流動(dòng)和傳熱控制方程，從而獲得計(jì)算域內(nèi)各種變量場(chǎng)的數(shù)值解。c f d 的發(fā)展 歷史刈以追溯到1 9 3 3 年，英國人t h o m 首次用手搖計(jì)算機(jī)求得了二維粘性流體偏微分方 程的數(shù)值解；之后到了2 0 世紀(jì)6 0 年代伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展迅速崛起，形成了流體 力學(xué)學(xué)科里除實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)和理論流體力學(xué)外的第三種研究方法。但計(jì)算流體力學(xué)僅僅 是其它兩種方法的補(bǔ)充，并不能替代試驗(yàn)與理論研究，將來三者之間會(huì)達(dá)到一種平衡， 計(jì)算流體力學(xué)可用來幫助解釋和了解理論與試驗(yàn)結(jié)果，反之亦然。三者的關(guān)系如圖1 1 所示”。 圖1 1 流體力學(xué)學(xué)科三種研究方法的關(guān)系 數(shù)值模擬計(jì)算可以獲得計(jì)算域內(nèi)各種變量場(chǎng)的數(shù)值解，通過對(duì)感興趣的變量場(chǎng)進(jìn)行 分析，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的缺陷，并以此為依據(jù)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，再次進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算， 直至獲得滿意的結(jié)果。兇此，數(shù)值模擬計(jì)算具有反過來指導(dǎo)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。 與理論分析和樣車試驗(yàn)兩種方法相比，數(shù)值模擬計(jì)算具有成本低、速度快、資料完 1 備、具有模擬真實(shí)條件和理想條件的能力等優(yōu)點(diǎn)。，而且可以不受氣候條件和地區(qū)因素 等的影響，變被動(dòng)設(shè)計(jì)為主動(dòng)設(shè)計(jì)。因此，在汽車工程上得到了廣泛的應(yīng)用。 當(dāng)然，數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度首先取決丁物理問題的數(shù)學(xué)模型是否正確，對(duì)無 法用合適的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述的問題，還有賴于試驗(yàn)驗(yàn)證。因此，在提倡數(shù)值模擬計(jì)算 的同時(shí)也不應(yīng)排斥理論與試驗(yàn)研究。試驗(yàn)還是研究新的基本現(xiàn)象的唯一方法，初步的數(shù) 值計(jì)算對(duì)于試驗(yàn)設(shè)計(jì)也是有益的，利用數(shù)值計(jì)算補(bǔ)充研究，可減少試驗(yàn)工作最”。 1 3 文獻(xiàn)綜述 從人對(duì)環(huán)境的主觀生理感受角度出發(fā)，建筑學(xué)上把建筑物理環(huán)境分為室內(nèi)熱環(huán)境、 室內(nèi)聲環(huán)境、建筑光學(xué)和室內(nèi)空氣品質(zhì)等幾部分。并這樣定義室內(nèi)熱環(huán)境：“室內(nèi)熱環(huán) 境又稱為室內(nèi)氣候，由室內(nèi)空氣溫度、相對(duì)濕度、氣流速度和壁面的平均輻射溫度四種 參數(shù)綜合形成，是以人體舒適感進(jìn)行評(píng)價(jià)的一種室內(nèi)環(huán)境”。處于靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)行中 的客車可分別看作靜止和運(yùn)動(dòng)著的建筑物。兇此，建筑學(xué)上對(duì)熱環(huán)境的定義1 可樣適用于 客車車室。 研究車室熱環(huán)境的目的是為了提高其熱舒適性。已有的研究成果”。認(rèn)為：人體的熱 感覺主要和人體的熱平衡有關(guān)，而熱平衡受人體的活躍程度、衣著量、空氣溫度、平均 輻射溫度、卒氣速度和卒氣相對(duì)濕度影響。前兩個(gè)因素屬于人體個(gè)體差異，本文不予探 討；后四個(gè)因素組成熱環(huán)境條件，國內(nèi)外對(duì)車室熱環(huán)境的研究也大多是圍繞著這四個(gè)因 素進(jìn)行的。 文獻(xiàn) 1 0 j 對(duì)1 9 9 7 年前國外相關(guān)的研究工作作了詳細(xì)的介紹，其中對(duì)國內(nèi)的研究工 作雖然也有介紹，但不詳細(xì)。本小節(jié)主要介紹國外1 9 9 7 年以來相關(guān)的研究工作和國內(nèi) 在這方面的所做的_ t 作。 c o n c e i 兩。等人“( 1 9 9 9 ) 在車內(nèi)空氣、車身與車身表面之間熱量平衡方程的基礎(chǔ) 上建立了車室熱性能( t h e r m a lb e h a v i o r ) 計(jì)算模型。該模型用來計(jì)算空調(diào)和采暖系統(tǒng) 的負(fù)荷，并可用于計(jì)算特定外界條件下某一具體的空調(diào)系統(tǒng)瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)工況下的溫度和 熱流量。該文作者利用一列火車車廂在夏季進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證( 靜止和運(yùn)行工況) ，結(jié)果 表明：采用試驗(yàn)得到的對(duì)流換熱系數(shù)所取得的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合得很好。 k o j i m a 等人“( 1 9 9 9 ) 利用線形圖理論( l i n e a rg r a p ht h e o r y ) 發(fā)展了- - 7 十簡單 的數(shù)值模擬方法，并用來快速估算車內(nèi)的溫度場(chǎng)。該文作者發(fā)現(xiàn)利用這種方法得到的流 速并不滿意，于是修正了溫度場(chǎng)的計(jì)算過程：舍棄了用這種方法計(jì)算速度場(chǎng)，而是用測(cè) 得的速度場(chǎng)來估算溫度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用修正的方法估算得到的溫度與試驗(yàn)結(jié)果吻合得很 好。 f u j i r a 等人1 ( 2 0 0 1 ) 對(duì)轎車字調(diào)系統(tǒng)不同工況下的車室熱環(huán)境進(jìn)行了預(yù)測(cè)，作者 利用c f d 分析了太陽輻射( 短波輻射) 、長波輻射和熱傳導(dǎo)的耦合作用，并考慮了儀表板 通j x l 和車門等間隙處氣流泄漏的影響。計(jì)算結(jié)果對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的再現(xiàn)性令人滿意，證實(shí)了 模型和方法的j 下確性。 諾丁漢大學(xué)( u n i v e r s i t yo fn o t t i n g h a m ) 的a r o u s s i d a g h i l 。( 2 0 0 1 ) 利用1 ：5 的 模型對(duì)載有“駕駛員”的轎車車室內(nèi)通風(fēng)氣流進(jìn)行了試驗(yàn)和計(jì)算模擬研究。分析了通風(fēng) 模式下的空氣流場(chǎng)，利用p i v ( p a r t i c l ei m a g ev e l o c i m e t r y ，粒子圖像測(cè)速) 技術(shù)獲 得模型內(nèi)部的速度分布，并利用商用軟什f l u e n t 模擬計(jì)算車室內(nèi)的空氣流動(dòng)。預(yù)測(cè)結(jié)果 與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得很好并且數(shù)量上一致，得到的速度分布在轎車初始設(shè)計(jì)階段可幫助優(yōu) 化通風(fēng)性能改善乘員的熱舒適性。之后，a r o u s s i 和福特公司( f o r dm o t o rc o ) 的 a b d u l n o u r “( 2 0 0 2 ) 提出控制氣流運(yùn)動(dòng)的新想法，旨在消除車內(nèi)前后部區(qū)域的溫度分 層，提高舒適性；并利用1 ：5 模型進(jìn)行了試驗(yàn)研究，測(cè)量和利用c f d 模擬計(jì)算了車內(nèi)的 空氣流動(dòng)。 v i s t e o na u t o m o t i v es y s t e m s 的r a y m o n da m d s 。( 2 0 0 2 ) 提出了車內(nèi)降溫和升溫過 程乘員熱舒適性的非穩(wěn)態(tài)預(yù)測(cè)方法，計(jì)算了車內(nèi)每個(gè)乘員的總體舒適性。對(duì)人體各部分 舒適性的非穩(wěn)態(tài)預(yù)測(cè)可以了解局部舒適性變化情況，為發(fā)現(xiàn)潛在的不適原因提供更詳細(xì) 的途徑。該文作者在轎車車室c f d 模型內(nèi)加入假人人體，并把其分為頭部、胸部、手臂 等不同的部分，將c f d 分析結(jié)果導(dǎo)入到v i s t e o n 舒適性模型中進(jìn)行主觀舒適性評(píng)價(jià)。 v i s t e o n 已發(fā)展了三維參數(shù)化建模技術(shù)，工程師可以快速地建立和修改車室的c f d 模型。 伊朗科技大學(xué)( i r a nu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ，i u s t ) 汽車工程系 的s h o c a e e 等人“( 2 0 0 4 ) 對(duì)普通轎車的h v a c ( h e a t i n g ，v e n t i l a t i o na n da i rc o n d i t i o n i n g ，采暖，通風(fēng)和空調(diào)) 系統(tǒng)的流場(chǎng)和溫度分布進(jìn)行了二維模擬計(jì)算，作者分析了 空氣溫度、出口速度、進(jìn)u 出口的位置和數(shù)量的影響，計(jì)算了普通模式下帶有四個(gè)前部 出風(fēng)口設(shè)計(jì)方案的空調(diào)效果，并借助c f d 進(jìn)行優(yōu)化，認(rèn)為在控制臺(tái)的后部增加t 個(gè)m 口 效果會(huì)更好。 可見，國外的相關(guān)研究工作大多是圍繞著轎車進(jìn)行，對(duì)客車車內(nèi)熱環(huán)境研究的文獻(xiàn) 較少。研究工作已從早期的二維模擬轉(zhuǎn)向三維模擬，邊界條件考慮得越來越詳細(xì)，網(wǎng)格 數(shù)鼉?cè)絹碓酱螅?jì)算精度也得到了提高。另外，考慮了人體對(duì)車內(nèi)熱環(huán)境的影響，其數(shù) 值模擬結(jié)果大多有試驗(yàn)驗(yàn)證。 國內(nèi)的相關(guān)研究工作主要集中在上海交通大學(xué)的制冷與低溫研究所，其它少數(shù)高校 和科研單位雖有涉及，但研究工作沒有延續(xù)性。另外，還沒有發(fā)現(xiàn)汽車企業(yè)從事相關(guān)研 究工作的文獻(xiàn)。國內(nèi)具有代表性的研究工作主要有： 孫學(xué)軍等人“6 。( 1 9 9 6 ) 采用貼體網(wǎng)格和k s 湍流模型對(duì)轎車空調(diào)車室內(nèi)空氣流動(dòng)速 度分布和溫度分布進(jìn)行了二維穩(wěn)態(tài)模擬，計(jì)算了不同送風(fēng)角度工況下的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng) 的變化。 童靈等人利用蒙特卡羅法對(duì)空調(diào)車室內(nèi)的太陽輻射再分配進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。，之 后又就太陽輻射對(duì)空調(diào)車室性能的綜合影響進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究“，為空調(diào)車窒熱 環(huán)境分析和數(shù)值計(jì)算提供了依據(jù)。 陳江平等人相繼對(duì)空調(diào)轎車降溫特性“”和轎車內(nèi)部熱微環(huán)境“、載人車室內(nèi)部空 氣流場(chǎng)和溫度場(chǎng)“、輕型客車聿內(nèi)通風(fēng)“”等進(jìn)行了數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究。 吳俊云等人“。1 以太陽輻射和強(qiáng)迫對(duì)流為邊界條件，對(duì)行駛中空調(diào)客車隔熱結(jié)構(gòu)中 的三維溫度場(chǎng)和熱流分布進(jìn)行了非穩(wěn)態(tài)模擬分析，計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果符合，為空調(diào)負(fù)荷計(jì) 算和車內(nèi)熱環(huán)境數(shù)值模擬提供了邊界條件基礎(chǔ)。 簡曉文等人“”利用零方程湍流模型對(duì)汽車空調(diào)車室內(nèi)部的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)近行了仿 真計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果、k s 湍流模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較，證明了零方程 湍流模型計(jì)算結(jié)果可信，可用于汽車空調(diào)車室內(nèi)部流場(chǎng)與溫度場(chǎng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 劉軍撲等人“采用k 一湍流模型和有限體積法分析了客車車廂內(nèi)的流場(chǎng)和溫度 場(chǎng)，計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)采用的仿真模型能準(zhǔn)確計(jì)算客車內(nèi)的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)。 除此之外，西安交通大學(xué)的孫宗鑫等人“”利用數(shù)值模擬的方法對(duì)內(nèi)置式和頂置式 客車空調(diào)系統(tǒng)的效果進(jìn)行了對(duì)比分析，認(rèn)為采用內(nèi)置式空調(diào)系統(tǒng)，車室內(nèi)的溫度、速度 分布比頂置式更佳，氣流組織也更合理。之后，包濤、孫宗鑫“等人針對(duì)空調(diào)客車車 內(nèi)前后部溫度偏高問題提出了采用雙回風(fēng)口窄調(diào)系統(tǒng)的方案，并利用k s 兩方程湍流模 型和壁面函數(shù)法對(duì)采用雙回風(fēng)l j 空調(diào)系統(tǒng)的4 5 座豪華空調(diào)客車進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表 明，采用雙回風(fēng)口空調(diào)系統(tǒng)可以明顯改善車內(nèi)的氣流組織與溫度分布，日乘客頭部與足 部之間的溫差也得到了降低，改善了空調(diào)客車的乘坐舒適性。 綜上可見，國內(nèi)的研究工作也是從轎車開始的，之后逐步展開了對(duì)輕型、中型客車 車內(nèi)熱環(huán)境的研究，且對(duì)客車的同護(hù)結(jié)構(gòu)考慮得比較詳細(xì)，得到的邊界條件比較精確。 但用于數(shù)值計(jì)算的計(jì)算機(jī)性能均較差，采用的網(wǎng)格數(shù)量也很有限，計(jì)算精度不夠高，基 本上都是采用k s 兩方程湍流模型。除文獻(xiàn) 2 3 考慮了人體的影響外，其它的研究- t 作 均未考慮人體對(duì)車室熱環(huán)境的影響。 1 4 本文的研究目的與意義 1 4 1 研究目的 本文通過對(duì)國內(nèi)某客車廠生產(chǎn)的1 2 m 豪華公路臥鋪大客車四風(fēng)道空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)參 數(shù)與車內(nèi)熱環(huán)境的測(cè)量和數(shù)值模擬計(jì)算，得到了車室內(nèi)的氣流組織、空氣速度場(chǎng)和溫度 場(chǎng)的分布情況。通過試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的可 靠性；同時(shí)對(duì)試驗(yàn)和計(jì)算得到的結(jié)果進(jìn)行分析，找出試驗(yàn)車輛空調(diào)系統(tǒng)存在的不足之處。 此外，還模擬計(jì)算了均勻等溫送風(fēng)工況下的車內(nèi)氣流組織、空氣速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布， 驗(yàn)證均勻等溫送風(fēng)的風(fēng)道是否有利于在車內(nèi)形成均勻的氣流分布和溫度分布。為今后的 改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 1 4 2 本研究的主要意義 從目前公路臥鋪客車的使用情況看，存在的熱舒適性問題已成為嚴(yán)重影響其生存和 發(fā)展的主要問題之一，亟待給予解決。此外，近年來我國生產(chǎn)的各種客車已開始走向國 際市場(chǎng)，國內(nèi)客車廠家如能以此為契機(jī)，全面改善各種國產(chǎn)客車的熱舒適性，對(duì)提高我 國客車產(chǎn)品在國際市場(chǎng)上的競(jìng)爭力也有積極的意義。 在國外，沒有真正意義上的公路臥鋪客車，目前未見相關(guān)的研究文獻(xiàn)與報(bào)導(dǎo)；而國 內(nèi)至今尚未有人涉足公路臥鋪客車的熱舒適性研究，可供參考的資料很少。剴此，開展 本研究具有較大的工程應(yīng)用價(jià)值與指導(dǎo)意義。 1 5 本文的主要研究內(nèi)容與主要工作 分析公路臥鋪客車車內(nèi)空氣流動(dòng)與傳熱的特點(diǎn)并對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)描述 公路臥鋪客車車身外表面受到太陽光線的輻射照射與外界環(huán)境空氣的對(duì)流作用，以 輻射和對(duì)流換熱的方式與車身外表面進(jìn)行熱交換。車身外表面吸收的熱量通過熱傳導(dǎo)的 方式傳給車身內(nèi)飾板，以輻射和對(duì)流換熱的形式把熱量傳給車內(nèi)空氣。部分太陽輻射光 線穿透車窗玻璃進(jìn)入到車室內(nèi)，在車內(nèi)的部分固體表面間進(jìn)行輻射能量的再分配，使得 各吲體表面的溫度升高，在熱浮升力的作用下，空氣朝上方流動(dòng)，形成自然對(duì)流。風(fēng)道 內(nèi)的冷空氣在蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)的作用下，由送風(fēng) j 送入到車室內(nèi)，與車內(nèi)的空氣、人體、臥 具等進(jìn)行熱濕交換后回到回風(fēng)口。因此，車身圍護(hù)結(jié)構(gòu)、車室與外界司時(shí)存在著輻射、 自然對(duì)流、強(qiáng)迫對(duì)流和熱傳導(dǎo)等多種傳熱方式，空氣流動(dòng)與溫度場(chǎng)形成了耦合關(guān)系，使 車室內(nèi)的空氣流動(dòng)和換熱問題變得十分復(fù)雜。本文詳細(xì)分析了車內(nèi)空氣流動(dòng)與傳熱的特 點(diǎn)，并利用數(shù)學(xué)方程對(duì)其進(jìn)行描述。 設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，對(duì)試驗(yàn)車輛空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)參數(shù)和車內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行測(cè)試 受條件限制，無法通過模擬計(jì)算得到各送風(fēng)口的送風(fēng)參數(shù)。因此，本文設(shè)計(jì)了一套 適用于公路臥鋪客車空調(diào)系統(tǒng)和車內(nèi)熱環(huán)境測(cè)試的試驗(yàn)方案，并對(duì)試驗(yàn)車輛空調(diào)系統(tǒng)的 送風(fēng)均勻性和送風(fēng)溫度、車內(nèi)臥鋪上的溫度分布進(jìn)行了測(cè)量，以測(cè)量結(jié)果作為評(píng)價(jià)該車 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性的依據(jù)。并將測(cè)量得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)作為邊界條件應(yīng)用到數(shù)值模擬計(jì) 算巾，臥鋪區(qū)各測(cè)點(diǎn)的溫度值用來檢驗(yàn)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。 對(duì)車內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，得到車內(nèi)的氣流組織、空氣速度場(chǎng)和溫度場(chǎng) 的分布情況 分析各種送風(fēng)l 的流動(dòng)特點(diǎn)，借鑒建筑暖通空調(diào)界的風(fēng)口簡化方法，對(duì)送風(fēng)口的幾 何結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化。在此基礎(chǔ)之卜- ，建立了完整的車室?guī)缀文Ｐ?，并?dǎo)入到c f d 前處理軟 件中，采用混合網(wǎng)格( h y b i r dm e s h ) 技術(shù)，生成矩形與非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格。 分析比較各種湍流模型的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇適用于車內(nèi)熱環(huán)境分析的r n g ( r e n o r m a l i z a t i o ng r o u p ，重正規(guī)化群) k s 兩方程湍流模型和d 0 ( d i s c r e t e o r d i n a t e s ，離散坐標(biāo)) 輻射傳熱模型，對(duì)車室內(nèi)的熱環(huán)境進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。通過分 析計(jì)算結(jié)果，找出該車空調(diào)系統(tǒng)存在的不足之處，為今后的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 對(duì)比數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證數(shù)值模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上， 進(jìn)一步模擬計(jì)算均勻等溫送風(fēng)工況下的車室熱環(huán)境，驗(yàn)證該工況是否有利于在車內(nèi)形成 均勻的氣流分布和溫度分布。 讀取測(cè)點(diǎn)上的溫度計(jì)算值，與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證數(shù)值模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性。在 此基礎(chǔ)上，根據(jù)試驗(yàn)得到的參數(shù)，假設(shè)了一均勻等溫送風(fēng)工況( 空調(diào)系統(tǒng)的總送風(fēng)量、 制冷量與原系統(tǒng)接近) ，并進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，驗(yàn)證均勻等溫送風(fēng)工況是否有利于在車 內(nèi)形成均勻的氣流分布和溫度分布。 第2 章試驗(yàn)車輛及其空調(diào)系統(tǒng) 2 1 試驗(yàn)車輛技術(shù)參數(shù) 2 1 1 試驗(yàn)車輛基本參數(shù) 試驗(yàn)車輛為某客車廠針對(duì)超長途公路客運(yùn)需求而開發(fā)的大型豪華臥鋪客車，其基本 參數(shù)如表2 一l 所示。圖2 1 為其右前4 5 。外觀圖，圖2 2 為其側(cè)視圖。 表2 1 試驗(yàn)車輛的基本參數(shù) 項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目 參數(shù) 長寬高1 1 9 9 5 2 5 5 0 3 8 0 0 m 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 2 2 1 k w 2 2 0 0 r p m 最小離地間隙 2 0 0 m m 軸距 6 0 5 0 m m 發(fā)動(dòng)機(jī)位置 j 舌置臥鋪 4 0 個(gè)插腳鋪 標(biāo)準(zhǔn)工況油耗2 6 l i o o k m座椅 司機(jī)座椅+ 附加座椅 最高車速 1 2 5 k m h其它 衛(wèi)生間+ 飲水機(jī)+ 中門 廠定最大總質(zhì)量1 7 5 0 0 k g視聽系統(tǒng)v c d + 液晶顯示器 前軸后軸6 0 0 0 1 1 5 0 0 k g通風(fēng)系統(tǒng)帶換氣扇頂風(fēng)窗 出j 日期2 0 0 5 年6 月空調(diào)系統(tǒng)非獨(dú)立頂置式 圖2 1 試驗(yàn)車輛外觀圖 圖2 2 試驗(yàn)車輛的側(cè)視圖 2 1 2 臥鋪區(qū)及駕駛區(qū)布置方案 試驗(yàn)車輛內(nèi)部的臥鋪按i + i + i 縱向雙層布置，除下層右列臥鋪外，其它每列設(shè)7 個(gè) 插腳鋪。衛(wèi)生間設(shè)在下層右列第2 排臥鋪后而，中門設(shè)在衛(wèi)生間之后，下層右列布置5 7 個(gè)臥鋪。整車共設(shè)置4 0 個(gè)臥鋪，其中上層2 1 個(gè)，下層1 9 個(gè)。飲水機(jī)布置在下層中問 列與右列第2 排臥鋪之間。駕駛區(qū)左側(cè)設(shè)有駕駛員座椅，中間設(shè)有附加的可折疊座椅， 右側(cè)為乘客門。如圖2 3 所示。 b 、 c ) 圖2 3 臥鋪區(qū)及駕駛區(qū)布置 2 2 空調(diào)系統(tǒng) 2 2 1 空調(diào)系統(tǒng)參數(shù) 試驗(yàn)車輛裝備的空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)如表2 2 所示。 表2 2 試驗(yàn)車輛空調(diào)系統(tǒng)參數(shù) 項(xiàng)目參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) k f d 3 2 j 型客車空調(diào) 空調(diào)系統(tǒng)型號(hào) 蒸發(fā)器風(fēng)量7 0 0 0 m 3 h ( 非獨(dú)立項(xiàng)置式) 蒸發(fā)器、冷凝器 4 2 5 0 1 8 2 0 2 4 5 m m蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)總功率 1 2 9 6 w 總成尺寸 壓縮機(jī)型號(hào) 比澤爾4 n f c y冷凝器風(fēng)量 9 0 0 0 m 。h 壓縮機(jī)排量 6 4 7 c c ( 0 6 4 7 l )冷凝器風(fēng)機(jī)功率 1 0 8 0 w 制冷荊 r 1 3 4 a整機(jī)耗電量 9 0 a 最大制冷量3 2 0 0 0 k c a l h ( 3 7 2 1 6 k w )新風(fēng)裝置 集成 鄭州科林車用 額定工況f 制冷量 3 0 k w 制造廠家 空調(diào)有限公司 2 2 2 送風(fēng)道 試驗(yàn)車輛的空調(diào)系統(tǒng)采用上下四風(fēng)道設(shè)計(jì)，由于車內(nèi)裝有衛(wèi)牛間，右側(cè)下鋪的風(fēng)道 實(shí)際上被分為前后兩段：左側(cè)下鋪風(fēng)邋雖然著起來是一個(gè)整體，但在對(duì)應(yīng)于第3 排臥鋪 的末端處內(nèi)部被隔斷，因此實(shí)際上莛有6 條送風(fēng)道。冷空氣由蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)送到位于車頂 中部兩側(cè)的送風(fēng)口，并在上層風(fēng)道內(nèi)沿前后方向流動(dòng)。在左右兩側(cè)第2 個(gè)鋪位和第6 個(gè) 鋪位的前端各安裝條引風(fēng)道，把上崖風(fēng)道內(nèi)的冷風(fēng)引入下層風(fēng)道。左鍘( 駕駛員側(cè)) 第 2 個(gè)鋪位處的引風(fēng)道把冷風(fēng)送剿左側(cè)下層的第1 3 排臥鋪，第6 個(gè)鋪位處的弓f 風(fēng)道把冷 風(fēng)送到左側(cè)下層的第4 7 攤臥鋪：右側(cè)第2 個(gè)鋪位處的引風(fēng)道把冷風(fēng)送到右側(cè)下層的 第1 、2 排臥鋪；第6 個(gè)鋪位處的引風(fēng)道把冷風(fēng)送到右側(cè)下層的第5 7 攤臥鋪。風(fēng)道在 牟內(nèi)的布置位黃如圖2 4 所示。 圖2 。4 厥i 遣在車內(nèi)的布置位置 2 2 3 送風(fēng)口與回風(fēng)口 車內(nèi)送風(fēng)口的布置如圖2 5 和圖2 6 所示。圖2 5 是上層送風(fēng)口的布置示意圖， 圖2 6 是下層送風(fēng)口的布置示意圖，圖。卜文字為對(duì)應(yīng)風(fēng)口的編號(hào)。為保證下鋪的制冷 效果，送風(fēng)口b y i b y 6 和b y l i b y l 4 內(nèi)均裝有強(qiáng)攤風(fēng)扇。 圖2 5 中的j l 為位于駕駛區(qū)頂部的圓形帶格柵可調(diào)送風(fēng)口，j 2 、j 3 是商徑為4 5 珊的雙半圓可調(diào)送風(fēng)j ，、，4 、j 5 和j 6 位于駕駛區(qū)頂部的右側(cè)，分別與j l 、j 3 和j 2 對(duì) 稱，其結(jié)構(gòu)如圖2 7 所示。y l 和y 2 是位于 ：層左側(cè)第1 排臥鋪+ f ：方的直徑為4 5m m 圖2 5 上層送風(fēng)口布置位置示意圖 圖2 6 下層送風(fēng)口布置位置示意圖 的雙半圓可調(diào)送風(fēng)口，y 3 和y 4 位于右側(cè)，分別與y 2 和y l 對(duì)稱，其結(jié)構(gòu)如圖2 8 所示。 y 5 是位于車室后部左側(cè)直徑為6 0 r a m 的雙半圓可調(diào)送風(fēng)口，y 6 與y 5 對(duì)稱，位于右側(cè)，其 結(jié)構(gòu)如圖2 - 9 所示。b l l b l 6 、b r l 、b r 2 、b r 5 和b r 6 均為矩形帶格柵的可調(diào)送風(fēng)口， 其結(jié)構(gòu)如圖2 一1 0 所示。t l 0 1 1 t l 0 7 4 、t m 0 1 - 1 t m 0 6 4 及t r 0 1 一l t r 0 7 4 均為圓 柱形可調(diào)送風(fēng)口，每個(gè)送風(fēng)口由1 2 個(gè)長條形小縫組成，其結(jié)構(gòu)如圖2 1 1 所示。b y l b y 6 、b y l l b y l 4 為圓形帶格柵的可調(diào)送風(fēng)口，形狀與j l 、j 4 相同，內(nèi)裝有強(qiáng)排風(fēng)扇。 b y t b y i o 的結(jié)構(gòu)尺寸與b y l b y 6 、b y l l b y l 4 相同，但內(nèi)部未裝強(qiáng)排風(fēng)扇，位于下層 風(fēng)道的末端，出來的冷風(fēng)吹向下層左右列第7 排臥鋪，其結(jié)構(gòu)如圖2 1 2 所示。 回風(fēng)口位于車室中部靠前位置，相對(duì)位置如圖2 1 3 所示，其尺寸為1 5 5 0 2 8 0 m m 。 同風(fēng)口格柵內(nèi)裝有過濾網(wǎng)，用來防止雜物被吸入，結(jié)構(gòu)如圖2 1 4 所示。 圖2 7 駕駛區(qū)上方的送風(fēng)口 圖2 8 第1 排臥鋪上方的雙半圓送風(fēng)口 圖2 9 車室后部的雙半圓送風(fēng)口 圖2 1 0 矩形可調(diào)送風(fēng)口 圖2 1 1 圓柱形可調(diào)送風(fēng)口 圖2 1 2 下層風(fēng)道末端的圓形可調(diào)送風(fēng)口 圖2 1 3 回風(fēng)口的位置 圖2 1 4 回風(fēng)口 第3 章車室空氣流動(dòng)與傳熱特點(diǎn)及其數(shù)學(xué)描述 3 1 車室內(nèi)空氣流動(dòng)的特點(diǎn) 經(jīng)過空調(diào)系統(tǒng)處理的冷空氣由送風(fēng) j 送入車室內(nèi)，與車內(nèi)空氣、人體及臥具等進(jìn)行 熱濕交換后，匯集至回風(fēng)口進(jìn)入再循環(huán)。由于送入空氣的壓力、速度、溫度和濕度等均 和車內(nèi)空氣不同，因而會(huì)引起車內(nèi)空氣的流動(dòng)，并形成定形式的流型和速度場(chǎng)，進(jìn)而 影響到車內(nèi)壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、濕度場(chǎng)和有害氣體濃度的分布。因此，不同的空氣流動(dòng)狀 況會(huì)產(chǎn)生不同的空調(diào)效果，合理組織車內(nèi)的空氣流動(dòng)，使其溫度、濕度、流速等滿足人 體舒適性要求，是氣流組織的任務(wù)。氣流組織受送風(fēng)口回風(fēng)l 位置、大小、送風(fēng)參數(shù)、 回風(fēng)方式和車室結(jié)構(gòu)等因素的影響，其中送風(fēng)口型式和結(jié)構(gòu)對(duì)其影響較大?！??！?。 3 1 1 送風(fēng)口射流的一般規(guī)律” 冷空氣由各種型式的送風(fēng)口送入到車內(nèi)時(shí)，通常會(huì)形成湍流射流，并成為影響室內(nèi) 窄氣流動(dòng)的主要因素。如果射流氣流沒有遇到阻礙，稱為自由射流( f r e ej e t ) ；如果氣 流貼附其它表面流動(dòng)，則稱為貼附射流( a t t a c h e da i rj e t ) ；射流運(yùn)動(dòng)過程中，如果受 到其它障礙物的限制，改變了射流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則稱為受限射流( c o n f i n e dj e t ) 。按 送風(fēng)溫度與室內(nèi)溫度的差異，射流又可分為等溫射流( i s o t h e r m a lj e t ) 和非等溫射流 - 3 ( n o n i s o t h e r m a l7 e t ) l ”。 自由射流 送風(fēng)口送出氣流的斷面尺寸與車室斷面尺寸相比小得多時(shí)，四壁對(duì)射流的影響可以 忽略，這時(shí)的射流可按自由射流對(duì)待。如圖3 一l 所示，氣流由直徑為以的送風(fēng)口噴出， 初始速度為，射流邊界與周圍介質(zhì)問的湍流動(dòng)量交換使得周圍空氣不斷地被卷入，隨 著射程的增加，射流直徑不斷地增大，射流速度也從邊界開始到軸心不斷減小，但各斷 面上的總動(dòng)量保持不變。射流軸心速度保持不變的一段長度稱為起始段，后部稱為主體 段，由于起始段長度很短，工程上主要考慮的是主體段。 圖3 1 自由射流示意圖 射流主體段軸心速度的衰減按式( 3 1 ) 計(jì)算： “一0 4 8 “on d o + o 1 4 5 ( 3 1 ) 式中：u ，以送風(fēng)口為起點(diǎn)至計(jì)算斷面距離x 處的軸心速度，m s ； “送風(fēng)口出流的平均速度，m s ； 文送風(fēng)口直徑，m ； x 送風(fēng)l j 至計(jì)算斷面的距離，m ； a 送風(fēng)口的湍流系數(shù)。 湍流系數(shù)a 為無量綱數(shù)，反映了送風(fēng)口斷面上速度不均勻的程度，其大小取決于送 風(fēng)口的形式且與射流的擴(kuò)散角0 有關(guān)，即a = t 9 0 3 4 。不同型式送風(fēng)口的湍流系數(shù)如表 3 1 所示。 式( 3 1 ) 僅適用于圓射流，當(dāng)送風(fēng)口為方形或矩形時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)換成當(dāng)量直徑計(jì)算。但 當(dāng)送風(fēng)口的長寬比大于1 0 時(shí)，流動(dòng)成為扁射流，應(yīng)按式( 3 2 ) 計(jì)算。 j