05-STAR-CCM+在空调系统中的快速优化应用

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1、2010年CDAJ－China中国用户论文集STARSTAR-STAR---CCM+CCM+CCM+在空调系统中的快速优化应用CCM+在空调系统中的快速优化应用STARSTAR-STAR---CCM+CCM+CCM+CCM+RapidRapidRapidRapidOptimizationandOptimizationandOptimizationandApplicationOptimizationandApplicationApplicationApplicationToToToToAirAirAir-Air---conditio

2、ningconditioningconditioningSystemconditioningSystemSystemSystem杜雪伟、沈磊(上海汽车商用车技术中心，上海200438)摘要：：：为了解决空调顶风道出风口出风量不均匀的问题，采用CFD方法对空调顶风道结构进行优化，通过比较四种不同结构的顶风道各出风口的出风量，得出结论，优化后的顶风道出风量基本均匀，达到设计要求。关键词：：：空调顶风道，CFD，STAR-CCM+AbstrAbstractAbstractact：act：：：Concerningoutletairflow

3、atroofductisnotwelldistributed;airconditioningflowconfigurationhasbeenoptimizedbasedonCFDsimulation.Soaftercomparingtheoutletairflowatfourdifferentconfigurations,theresultindicatedauniformdistributionwhichcanmeetdesignrequirement.KeyKeywordsKeywordswords：words：：：Roofd

4、uctofAir-conditioning,CFD,STAR-CCM+111前言1前言为了提高商用车车厢内乘客的舒适性，需要不断提高空调顶风道的出风口出风量的均匀性。商用车空调顶风道的结构比较复杂，采用CFD技术进行结构优化，不但能够节约大量时间和投资，还可以更深入地了解风道内气流的流动特性和压降特性，以得到最好的风道结构。本文以某商用车空调顶风道为案例，利用STAR-CCM+对四种不同的风道结构进行分析，对原顶风道结构进行优化，最终得到各出风口出风量分配基本均匀的顶风道结构。222顶风道物理结构模型简介2顶风道物理结构模型简介风

5、道和车厢为左右对称结构，本分析取半个风道模型进行分析。车厢为简化模型，其长、宽、高尺寸取自车厢实际尺寸。顶风道下方左右对称布置八个尺寸相同的出风口。图1为本分析的汽车车厢和顶风道模型。顶风道安装在该商用车内饰上部。图2中通过将顶风道半透明显示，可以看到顶风道内阻流件的复杂分布情况。气流从右侧进入，经过阻流件的阻挡作用，依次流出风道底部八个出风口。阻流件的分布情况直接影响到各出风口风量分配的均匀性。2010年CDAJ－China中国用户论文集进口图1汽车车厢和顶风道模型进口出风口阻流件图2顶风道内部阻流件分布图ⅣⅣⅣⅢⅢⅢⅡⅡⅡⅠⅠ

6、Ⅰ进进进口口口出风口图3(a)原始模型图图3(b)修改模型一2010年CDAJ－China中国用户论文集图3(c)修改模型二图3(d)修改模型三图3汽车空调顶风道结构图3为本文中，原顶风道结构和根据计算结果进行改进的3个顶风道结构。图3(a)为初步设计的汽车空调顶风道结构图，本文称为原始模型。图3(b)为第一种修改方案的顶风道结构图，称为修改模型一。该模型针对出风口Ⅲ出风量大的特点，适当加大了该出风口附近阻流件的尺寸，减小了该处的气流流通面积，旨在提高出风口Ⅲ附近气流流速，减小流出出风口Ⅲ的气流流量。图3(c)为第二种修改方案的顶

7、风道结构图。该模型在修改模型一的基础上去掉了顶风道进口处的阻流件，并且进一步加大了出风口Ⅱ和Ⅲ之间阻流件的尺寸，以便增加出风口Ⅰ的出风量，进一步降低出风口Ⅲ的出风量。本文称之为修改模型二。图3(d)为第三种修改方案的顶风道结构图。该模型在修改模型一和修改模型二的基础上，改变了顶风道中间区域的阻流件的分布和宽度，使得四个出风口的出风量基本均匀，达到设计要求。本文称之为修改模型三。333数学描述及边界条件3数学描述及边界条件[1]本分析过程主要包括前处理，数值求解及后处理三部分。使用STAR-CCM+生成多面体网格。网格总数119万。

8、本分析求解了Navier-Stokes方程组，采用了二阶离散格式，设置的残差标准为：最大残差为0.001，湍流模型采用了高雷诺数K-ε模型。3气流进口处边界条件为质量流量进口，300Kg/m，气流出口处为压力出口，相对压力0Pa。图4顶风道计算网格