汽车乘员舱热管理综述

1、汽车乘员舱热管理分析1汽车乘员舱热管理简述汽车乘员舱热管理的研究又常叫做汽车乘员舱热舒适行的研究。美国供暖空调工程师学会的标准中明确定义热舒适性是人体对热环境表示满意的意识状态。由于不同的人对热舒适经的好坏因生理调节能力与主观的不同而有所区别。因此因此人们对温度的舒适界限是一个模糊的范围而不是某个特定的值。因此结合国内外热舒适性相关研究文献以及我国人们的温度感觉习惯，对乘员舱内气流环境提出了以下主要参数：(1)乘员舱内外温差和乘员舱内平均温度(2)乘员舱内相对湿度(3)乘员舱内气流速度(4)乘员舱内空气更新量(5)乘员舱内温升、温降速率 (6)乘员舱内部温度场分布(7) 送风口风速差值及送风口

2、位置的布置2.1空调热负荷空调热负荷由太阳辐射、人体散热、发动机舱传热以及空气渗透等组成。在稳定情况下，制冷量与汽车所受的热负荷相等，热量平衡方程为：式中，为实际工况制冷量；为空调热负荷；为空调风机散热量；为驾乘人员散热量；为空气渗透进入舱内的热负荷；为通过车身壁面传入舱内的热负荷；为太阳辐射透过汽车玻璃进入舱内的热负荷；为地板传入舱内的热负荷；为从发动机舱传入乘员舱的热负荷2汽车乘员舱热舒适性数值计算；为太阳辐射被汽车玻璃吸收导入引起的热负荷。汽车热负荷模型示意图如下 图1 汽车乘员舱内热平衡模型2.2乘员热舒适性数值计算流程下面提供一种计算方案 即利用计算流体动力学CFD技术对汽车乘员舱内

3、驾乘人员热舒适性进行数值模拟，现将数值模拟的计算过程归纳如下：（1）.建立汽车乘员舱三维数学模型（2）.进行模型的网格划分（3）.确立计算模型的边界条件（4）.乘员热舒适性的计算（5）.对驾乘人员进行热舒适性评判分析2.3乘员热舒适性评价汽车乘员舱热管理的研究又常叫做汽车乘员舱热舒适行的研究。美国供暖空调工程师学会的标准中明确定义热舒适性是人体对热环境表示满意的意识状态。由于不同的人对热舒适经的好坏因生理调节能力与主观的不同而有所区别。因此因此人们对温度的舒适界限是一个模糊的范围而不是某个特定的值。因此结合国内外热舒适性相关研究文献以及我国人们的温度感觉习惯，对乘员舱内气流环境提出了以下主要参

4、数：(1)乘员舱内外温差和乘员舱内平均温度(2)乘员舱内相对湿度(3)乘员舱内气流速度(4)乘员舱内空气更新量(5)乘员舱内温升、温降速率 (6)乘员舱内部温度场分布(8) 送风口风速差值及送风口位置的布置空调热负荷由太阳辐射、人体散热、发动机舱传热以及空气渗透等组成。在稳定情况下，制冷量与汽车所受的热负荷相等，热量平衡方程为：式中，为实际工况制冷量；为空调热负荷；为空调风机散热量；为驾乘人员散热量；为空气渗透进入舱内的热负荷；为通过车身壁面传入舱内的热负荷；为太阳辐射透过汽车玻璃进入舱内的热负荷；为地板传入舱内的热负荷；为从发动机舱传入乘员舱的热负荷；为太阳辐射被汽车玻璃吸收导入引起的热负荷

5、。汽车热负荷模型示意图如下下面提供一种计算方案 即利用计算流体动力学CFD技术对汽车乘员舱内驾乘人员热舒适性进行数值模拟，现将数值模拟的计算过程归纳如下：（1）.建立汽车乘员舱三维数学模型（2）.进行模型的网格划分（3）.确立计算模型的边界条件（4）.乘员热舒适性的计算（5）.对驾乘人员进行热舒适性评判分析2.3乘员热舒适性评价 汽车乘员舱是一个微环境，所受的热源众多，而且太阳辐射分布不均，乘员舱内的温度与速度变化梯度大，热环境非常不均匀。因此可以选择等效温度Teq作为热舒适性评价指标。Teq的公式如下：往往人体对温度的敏感度不同部位有很大的区别，因此等效温度大的地方不一定对热舒适性产生很大的

6、影响。所以在进行舒适性评价时要结合热辐射和热辐射的位置来共同参与评价。3. 空调风道改进及对乘员热舒适性影响现在大多数轿车都安装了空调系统!这不仅提高了汽车的舒适性!也提高了汽车的安全性能"设计汽车空调系统时，需要考虑很多因素。汽车空调的送风风道是汽车空调系统中重要的部件之一，其设计水平直接影响车内气流组织的合理性!从而影响乘员的热舒适性"对空调风道进行风量分析，评价空调系统设计是否合理，对提高乘员的热舒适性具有非常重要的工程意义。年，江淮汽车公司的霍长宏、刘江波等用方法对某轻卡驾驶室除霜风道出口流量分配进行了分析，同时对风道结构进行了改进。年，上海交大的吴金玉、陈江平通过

7、对暖通空调（）及风道内部场的分析，考察了风道内部结构对风量分配和送风量的影响，并提出了改进方法。利用分析了 内气流的流动，并考虑了种模式：吹面模式、除霜模式、吹脚模式。年，江淮汽车公司的陶其铭、许至宝等运用方法对某款汽车空调除霜风道内部流动进行了分析，并对其内部扰流板结构进行了改进设计，使得除霜风道各出风口分风比较为合理。年，上海工程技术大学的杨国平等借助方法建立了某轿车风道模型，并通过改进中央风道的性能，使各出风口的均匀性得到了提高。4汽车乘员舱热舒适性改进 通常为了改善乘员热舒适性，最简单直接的方法就是提高汽车空调性能，如提高风机和压缩机的转速。但是这会直接增加发动机的负担，增大油耗，加重

8、车主经济负担。同时在石油逐渐枯竭，环境不断恶化的今天，“节能减排”为当今主题，因此单纯的提高汽车空调性能是不经济也是不科学的。通过减少进入汽车乘员舱的热量来提高驾乘人员的热舒适性，是一种比较直接的改进方法。减少进入的热量有两种方法，一种是采用阻断红外线进入汽车乘员舱来减少热量的摄入，另一种是提高汽车玻璃和汽车车身结构的热阻，使导入乘员舱的热量减少。由于太阳辐射热量绝大部分都是以透射的方式进入乘员舱内，因此本节通过第一种方法来减少进入乘员舱的热量。通过改进乘员舱内部的气流组织，不仅可以提高乘员舱内部空气的新鲜度，同时对乘员热舒适性也有很好地改善。当汽车乘员舱中载有多个乘员时，传统的前仪表板处四出

9、风口一般都不能满足后排乘员的热舒适要求，因此需要为后排乘员添加空调出风口，增加后排空间的热舒适度。同时由于每个人的感觉不同，对舒适的范围要求也不一样，因此可采用独立控制系统来满足不同人员的舒适性。6. 总结 本篇论文主要对乘员舱热管理做出了简单的表述。其中大致包括了热舒适性的描述，有关舒适性的一些简单计算。还有就是空调出口的改进对乘员舱热管理的影响以及一些改进热舒适性的办法和措施。参考文献【1】孙学军，苏志军，丁国良.轿车空调车室内空气流场数值模拟.上海大学学报，1996，30(2):19-22【2】方贵银，李辉.汽车空调技术.北京：机械工业出版社，2002：78-110【3】李夔宁，杨颖，童

10、明伟 .微型汽车空调冷负荷计算 .重庆大学学报 (自然科学版).2002，25 (8 ):65-69【4】尹郁琦，汽车乘员舱热舒适性研究与改进，湖南大学硕士学位论文，2011【5】靳艳梅，王保国，刘淑艳.车室人体热舒适性的计算模型.人类工效学.2005，11(2):16-19 【6】方贵银，李辉汽车空调技术北京：机械工业出版社，【7】，（）：【8】霍长宏，刘江波，俞燕分析和模拟技术在某轻卡风道设计中的应用合肥工业大学学报：自然科学版，（）：【9】吴金玉，陈江平汽车空调蒸发器总成及风道的数值研究流体机械，（）：【10】， ，：，：【11】陶其铭，许志宝，夏广飞汽车空调除霜风道分析及结构优化合肥工

11、业大学学报：自然科学版，（）：【12】杨国平，张缓缓，朱法龙基于汽车空调中央风道的改进设计上海工程技术大学学报，（）：【13】郭仁生基于和优化设计实例解析北京：机械工业出版社，【14】熊可嘉，王伟，张万平.固壁辐射对轿车热舒适性计算影响的分析.河北科技大学学报，2008，29(4):313-316【15】孙学军，苏志军，丁国良.轿车空调车室内空气流场数值模拟.上海大学学报，1996，30(2):19-22【16】 姚润明，陈启高，李百战.通风降温建筑室内热环境模拟及热舒适研究.暖通空调，1997，17(6):5-9【17】陈孟湘.汽车空调.上海：上海交通大学出版社，1991：65-92【18】

12、方贵银，李辉.汽车空调技术.北京：机械工业出版社，2002：78-110 【19】孙学军，苏志军，丁国良等.轿车空调车室空气流场数值模拟.上海交通大学学报.1996，30(2):19-22【20】童灵，陈江平.轿车空调车室内温度场分布特性的经验公式.汽车工程.1999，21(4) :243-247【21】简晓文，陈江平 . 一种简单便实用的汽车空调车室设计仿真方法 . 流体机械.2001，29(5) :50-53【22】申绪兵，刘应清.微型面包车室内温度场计算机模拟方法研究.中国制造业信息化. 2003，32(4) :68-70【23】 卢纪富，张莉红.空调列车室内流场的数值模拟.郑州大学学报(工学版).2004，25(1):105-108【24】包涛，孙宗鑫，袁秀玲等.空调客车气流组织的改进及模拟分析.西安交通大学学报.2005，39(1):61-65【25】 孟庆超.汽车车身室内流场与空气品质研究：湖南大学硕士论文.湖南长沙：湖南大学，2007，9-11【26】林欢，刘淑艳，王保国.非均匀热环境下热舒适评价的两种方法及其关键技术.中国安全科学学报.2007，17(8):47-52【27】谷正气主编.汽车空气动力学.北京：人民交通出版社，2005：2