某商用车空调除霜性能仿真研究

林小刚 董勇峰

摘 要：文章基于有限元法和流体力学，采用StarmC++软件，对某商用车进行了空调系统除霜性能稳态和瞬态CAE分析，得到了前档玻璃、驾驶侧玻璃、副驾侧玻璃除霜分析结果，表明各区域出风速度分布合理，除霜性能满足目标。

关键词：商用车;空调;除霜性能

中图分类号：U463.85+1  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）19-146-03

Simulation study on defrosting performance of a commercial vehicle air conditioner

Lin Xiaogang， Dong Yongfeng

（ Product Development & Technical Center， Jiangxi-Isuzu Motors Co， Ltd， Jiangxi Nanchang 330010 ）

Abstract： Based on finite element method and hydrodynamics， steady and transient CAE analysis of defrosting performance of air conditioning system for a commercial vehicle is carried out by starmc ++. The results show that the distribution of air velocity in each area is reasonable and the defrosting performance meets the target.

Keywords： Commercial vehicle; Air conditioner; Defrosting performance

CLC NO.： U463.85+1  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）19-146-03

1 引言

随着国家经济快速发展，商用轻卡销量得到迅猛增长，由于其经济性和便利性，已经成为运输货物的必然选择[1]。与此同时，随着发动机功率密度和节能减排的不断强化，整车机舱冷却系统和内流场除霜性能要求也越来越高，良好的结构和设计，对整车内流场性能有着积极影响[2-3]，故研究商用车空调系统除霜性能，具有有重要的经济和社会价值。

本文基于有限元法和流体力学，采用StarmC++软件，对某商用车进行了空调系统除霜性能稳态和瞬态CAE分析，得到了前档玻璃、驾驶侧玻璃、副驾侧玻璃除霜分析结果，表明各区域出风速度分布合理，除霜性能满足目标。

2 空调除霜性能CAE稳态分析

2.1 内流场有限元模型

本文采用StarmC++软件，对某商用车轻卡进行了空调系统除霜性能CFD分析，其中侧窗玻璃厚度为3.5mm，前档玻璃厚度为5.7mm，入口流量为360立方米/s，压力出口为标准大气压，其有限元模型如图1所示。

2.2 空调系统除霜性能稳态分析

2.2.1 管道压缩CAE分析

本文按照上述工况条件，得到如下图2的管道压损分析结果，压力峰值主要集中于中部区域，汇总结果如表1，其中驾驶室侧出风口压损为22Pa，前挡风出风口压缩为105Pa，副驾侧出风口压缩为40Pa，满足目标小于120Pa要求。

2.2.2 前档除霜CAE分析

本文按照上述工况，得到图3所示，前档除霜性能CAE分析结果，由图可知，前档除霜出风速度分布均匀，1.5m/s速度完全覆盖了前档视野区，2m/s基本覆盖了A-A区，有利于除霜性能。

2.2.3 驾驶侧除霜CAE分析

本文按照上述工况，得到图4所示的驾驶侧除霜性能CAE分析结果，由图可知，随着时间推进，驾驶侧除霜区域和效率在增大，1.5m/s速度分布区域扩大，覆盖了视野区，有利于除霜性能。

本文按照上述工况，得到图5所示的副驾侧除霜性能CAE分析结果，由图可知，随着时间推进，与主驾类似，副驾驶侧除霜区域和效率在增大，1m/s速度分布区域扩大，覆盖了视野区，有利于除霜性能。

3 空调系统除霜性能CAE瞬态分析

本文对某商用车进行了空调系统除霜性能CAE瞬态分析，输入的温升曲线如图6，除霜目标为内循环工况下，40分钟内完成B区融冰95%。

3.1 前档瞬态除霜CAE分析

本文按照上述边界条件，得到如图7所示的前档瞬态除霜CAE分析结果，5min时，A区未融冰，10min时，A区开始融冰，融化区域为4%，15min后，融冰区域扩大至30%，当时间增至35min时，完成了前档区域融冰目标。

3.2 驾驶侧瞬态除霜CAE分析

本文按照上述边界条件，得到如图8所示的驾驶侧瞬态除霜CAE分析结果，15min时，视野区未融冰，21min时，视野区融冰达到80%，当时间增至30min时，完成了融冰目标。

3.3 副驾侧瞬态除霜CAE分析

本文按照上述边界条件，得到如图9所示的副驾侧瞬态除霜CAE分析结果，15min时，视野区未融冰，20min时，视野区融冰达到75%，当时间增至30min时，也完成了融冰目标。

4 结论

本文基于有限元法和流体力学，采用StarmC++软件，对某商用车进行了空调系统除霜性能稳态和瞬态CAE分析，得到了前档玻璃、驾驶侧玻璃、副驾侧玻璃除霜分析结果：

（1）驾驶室侧出风口压损为22Pa，前挡风出风口压缩为105Pa，副驾侧出风口压缩为40Pa，满足目标小于120Pa要求;

（2）前档除霜出风速度分布均匀，1.5m/s速度完全覆盖前档视野区，2m/s基本覆盖A-A区;

（3）随着时间推进，驾驶侧和副驾侧除霜区域和效率在增大，1.5m/s速度分布区域扩大，覆盖了视野区;

（4）35min時，完成了前档区域融冰目标，主驾侧和副驾侧在30min时，完成了融冰目标。

综上，该款商用车空调除霜性能满足目标。

参考文献

[1] 周冬龙.基于虚拟迭代的某轻卡后桥疲劳分析研究[D].山西：中北大学，2019.

[2] 吕峰.商用车冷却模块匹配设计方法研究[D].浙江：浙江大学，2011.

[3] 王露阳.基于CFD的某商用车发动机舱的改进设计[J].江苏大学学报，13（1）：25-27.

[4] 吕锋.商用车冷却模块匹配设计方法研究[D].浙江：浙江大学， 2011.