轻型卡车除霜系统优化分析

陈玉鸿

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230022）

前言

汽车空调的除霜性能直接影响驾驶员的视野及驾驶安全，是衡量空调系统性能的关键指标。传统的空调设计主要依赖经验，试制后进行测试，难以得到流场的详细信息，需要反复试制和测试，增加汽车开发成本，延长开发时间。CFD分析能够得到详细的流场信息，不但可以验证设计的合理性，也可以为设计改进提供依据。

通过三维流体分析软件star-ccm+，对某型轻型卡车的空调除霜性能进行分析，评价在空调除霜作用下，整车除霜性能的表现。

1 三维除霜分析

1.1 三维模型搭建

根据整车产品开发设计的三维数模，建立空调除霜的三维计算模型，模型包含了驾驶舱内饰件，空调除霜风管，空调HVAC腔体，为了捕捉到细微的流动结构，对格栅等部件进行了特殊处理，如图1。

图1 三维计算模型

给定空调进风口流量为330m³/h，环境温度为-18℃，进口温度曲线如图2所示。

图2 空调进风口温度曲线

1.2 计算结果分析

1.2.1 流场分析

分析从空调除霜风口打到前风挡玻璃的空气流速，如图3，观察前风挡玻璃上的风速分布，可以定性的分析空调的除霜效果。

图3 前风挡玻璃上的风速分布图

分析空调侧除霜风口打到侧窗上的空气流速，如图 4，观察侧玻璃上的风速分布，也可以定性的分析空调的侧窗的除霜效果。

图4 侧窗玻璃上的风速分布图

经过对空调除霜风管的空气流场分析，由于风道的设计问题，导致前风挡玻璃的风速分布并不均匀，且风道内有涡流产生影响进气效率，需要进行风道的优化分析以得到较好的风速分布，如图5。

图5 需要优化的位置

1.2.2 空调风管的优化方案

根据对初始模型的计算分析，对空调的除霜风管进行了多轮次的设计优化，最终确定了一套优化方案，如图7所示。

图6 初始除霜风管

图7 优化后的除霜风管

对比两种不同的除霜风管，从前风挡玻璃的风速分布来看，如图8、9所示，优化方案的速度分布更为均匀，有助于除霜时间的提升。

图8 初始流线图

图9 优化后流线图

分析优化模型除霜A区、B区的2m/s和2.5m/s的风速覆盖面积，如图10，11，A区风速大于2.5m/s的面积占59.3%，A’区风速大于2.5m/s的面积占82.7%，A区风速大于2m/s的面积占75.6%，A’区风速大于2.5m/s的面积占92.8%。

图10 前风挡玻璃2.5m/s风速覆盖面图

图11 前风挡玻璃2m/s 风速覆盖面图

对优化后的模型侧窗玻璃风速分布进行分析，如图12，13所示，从左右侧窗风速分布来看，风速大于2m/s的区域基本在观察后视镜的范围内，所以在除霜过程中，这部分的霜层会优先除去，有利于驾驶员观察后视镜。

图12 侧窗2.5m/s风速覆盖面图

图13 侧窗2m/s 风速覆盖面图

2 总结

优化方案前风挡玻璃上的风速分布更为均匀，在实际除霜过程中，将有助于降低除霜时间，通过考察A区、A’区的2m/s风速和2.5m/s风速可以看出，基本满足了设计要求，由于这款车的除霜出风口离A区、A’区比较远，要想完全达到设计要求，只能适当提升进风风量。