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汽车除霜仿真分析应用

到了寒冷的冬天,有车一族存在一个普遍的苦恼。寒冷的冬天挡风玻璃很容易结冰,尤其是放在室外的汽车经过了一个夜晚之后,在第二天早上接了一层厚厚的冰霜。车一时半会也开不走,必须先要将这些霜雪除掉才行。特别是对于那些早上赶时间上班的车主来说,面对这个现象颇为无奈。


这种情况一般该如何处理呢?


车暖气除霜是最理想的除霜方法。在出发之前将汽车启动,在对发动机进?#24615;?#28909;的同时,打开汽车暖气,当发动机水温上来的时候,汽车空调把暖气对着挡风玻璃吹。这样就能?#35757;?#39118;玻璃上的冰霜给升温融化。但是这种方法有时间的限制,如果我们每天提前十几分钟进行操作的话,就会达到理想的效果。但是赶时间的话这种方法就不适应了。有没有什么办法能够加快这个过程呢?


挡风玻璃除霜设计——对于汽车来说是重要安全性能指标,传统方法通常采用试验设计方法,对风道内的空气流动情况不明,改善流动凭经验。如果采用CAE仿真的方法,就可以了解风道空气流动状况,为除霜设计提供指导方向,加快除霜过程节省大量时间。以下是为某车企做的汽车除霜分析案例。


除霜模型和边界条件如下:

1)速?#28909;?#21475;,5m/s,温度313K;

2)分离流出口;

3)对称边界;

4)玻璃外表面:对流系数10W/(m2·K),外部环境温度263K;

将汽车除霜网格划分为空气域(乘员舱)和固体域(玻璃),在STAR CCM+的物理模型中有除冰模型,因此不需要对霜层划定固体域,可以直接进行除霜求解。


计算结果

对除霜模型进行非稳态求解,求解718s后,霜层厚度云图如下:


霜层温度云图如下:

乘员舱速度矢量图如下:

乘员舱空气流线图

从图中可以看出,进口热流在流经玻璃内壁面时,在壁面初始段发展成湍流,底部的换热最剧烈,温度最高,融霜效果最好。

通过以上案例可以看出,通过CAE仿真分析可以清晰的观测到风道内的空气流动状况,为除霜设计优化提供指导方向,帮助实?#25351;?#22909;更快的产品设计。


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