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汽車除霜仿真分析應用

到了寒冷的冬天,有車一族存在一個普遍的苦惱。寒冷的冬天擋風玻璃很容易結冰,尤其是放在室外的汽車經過了一個夜晚之后,在第二天早上接了一層厚厚的冰霜。車一時半會也開不走,必須先要將這些霜雪除掉才行。特別是對于那些早上趕時間上班的車主來說,面對這個現象頗為無奈。


這種情況一般該如何處理呢?


車暖氣除霜是最理想的除霜方法。在出發之前將汽車啟動,在對發動機進行預熱的同時,打開汽車暖氣,當發動機水溫上來的時候,汽車空調把暖氣對著擋風玻璃吹。這樣就能把擋風玻璃上的冰霜給升溫融化。但是這種方法有時間的限制,如果我們每天提前十幾分鐘進行操作的話,就會達到理想的效果。但是趕時間的話這種方法就不適應了。有沒有什么辦法能夠加快這個過程呢?


擋風玻璃除霜設計——對于汽車來說是重要安全性能指標,傳統方法通常采用試驗設計方法,對風道內的空氣流動情況不明,改善流動憑經驗。如果采用CAE仿真的方法,就可以了解風道空氣流動狀況,為除霜設計提供指導方向,加快除霜過程節省大量時間。以下是為某車企做的汽車除霜分析案例。


除霜模型和邊界條件如下:

1)速度入口,5m/s,溫度313K;

2)分離流出口;

3)對稱邊界;

4)玻璃外表面:對流系數10W/(m2·K),外部環境溫度263K;

將汽車除霜網格劃分為空氣域(乘員艙)和固體域(玻璃),在STAR CCM+的物理模型中有除冰模型,因此不需要對霜層劃定固體域,可以直接進行除霜求解。


計算結果

對除霜模型進行非穩態求解,求解718s后,霜層厚度云圖如下:


霜層溫度云圖如下:

乘員艙速度矢量圖如下:

乘員艙空氣流線圖

從圖中可以看出,進口熱流在流經玻璃內壁面時,在壁面初始段發展成湍流,底部的換熱最劇烈,溫度最高,融霜效果最好。

通過以上案例可以看出,通過CAE仿真分析可以清晰的觀測到風道內的空氣流動狀況,為除霜設計優化提供指導方向,幫助實現更好更快的產品設計。


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