CFD在某卡车空调风道设计中的应用

    0 引言

    空调风道是空调系统中制冷和制热空气的通道。风道作为通风系统的主要组成部分，其结构形状与驾驶室内的空气流场和温度场密切相关。

    在某卡车的研发过程中，利用CFD软件对设计部门提出的空调风道进行分析，得到了风道各出风口配风比，根据结果对风道模型进行优化改进，最终达到设计目标。本文来源于工程实际，对汽车空调风道设计优化具有重要的工程价值。

    1 计算模型的建立

    首先通过前处理软件抽出空调风道几何模型的内表面，去除多余的点、线和狭窄面等细小特征，并将风道的进口和出口封闭，得到一个封闭的模型；然后对模型表面划分网格，网格大小为1mmX8mm；最后将模型以.nas格式导入CFD软件中生成体网格，体网格数约为55万，并选择物理模型，包括三维定常不可压粘性流动模型，k-Epsilon湍流模型和雷诺Navier-Stokes控制方程。CFD计算模型建立完成，见图1。

    图1 空调风道CFD计算模型

    2 边界条件的设置

    风道入口选用速度入口边界条件，设空气在风道入口处的速度均匀分布，根据试验测试，入口流量为400m³/h，而入口面积为3.29X10^-2m²,计算得出入口速度为3.38m/s；风道出口选用压力出口边界条件，实际情况为标准大气压，故设定相对压强为零。具体边界条件设置见表1。

    表1 计算边界条件

    3 初始设计方案模拟结果分析

    计算迭代1500步。根据计算结果得到空调风道各出口的流量及配风比，结果见表2。其中，对配风比R定义如下：

    表2 初始设计方案模拟结果

    从表2中可以看出：驾驶室两侧风量分配不均匀，且驾驶员侧出风口1和出风口2的配风比偏差较大。

    提取原结构驾驶员侧出口2部位横向截面速度矢量图，见图2。从图中可以看出，由于结构原因，气流几乎不从出口2流出，而是直接向左侧流动并从出口1流出。

    图2 出口2部位横向截面速度矢量图

    4 空调风道模型的改进

    4.1 驾驶室侧风道模型改进

    原结构驾驶员侧风道CFK模型见图3。根据以上分析，提出如下改进措施：

    改进措施①:增加中间隔板；