空调吹面模式的几种仿真模型对比

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发表时间：2014/2/11

谭传智

严旭

孙庆岭

张涛

0 前言

目前，随着汽车行业CFD领域的快速发展，各大汽车主机厂基本上都有所涉及。CFD在整车方面的应用包括风洞工程，发动机舱热管理，空调领域，还有一些零部件等。其中根据项目需要，空调领域的五种模式都有涉及。对于车主来说，吹面模式是使用频率比较高的模式之一。

车主在使用汽车空调时，调至吹面制冷模式下，主要是通过鼓风机将风通过蒸发器进入吹面风管进入乘员舱。

在整车开发流程中，一般都是主机厂的风管已经确定了，然后给空调部件供应商一个类似于长方体的空间，给一个出口，然后让供应商在这个空间内进行设计。这样就产生了HVAC数据滞后于主机厂风管数据的情况，那么空调部分实际上是分成好几个供应商各把控一部分。这样，各供应商和主机厂的CFD工程师得到的数据并不相同，所以建立的仿真模型也不一样。

1 边界条件确定

1.1 主要边界条件设置

在K-ε湍流模型下，不带鼓风机的模型用流量进口，鼓风机的模型用转速，出口均为压力出口。计算模型均为稳态。

2 仿真模型选取

2.1 仿真模型1

图1 仿真模型1

考虑到蒸发器有均流作用，所以选取蒸发器前部作为进口。本模型没有鼓风机，如图1，主要是考虑HVAC和吹面风管结合，同时也节约网格网格数量。风管供应商CFD工程师会选择此模型的较多。

2.2 仿真模型2

本模型包括鼓风机，是完整的HVAC吹面模式，如图2。此模型优点在于可以看到HVAC的内部流动情况，以方便考虑优化HVAC部分。空调供应商CFD工程师选择此模型的较多。

图2 仿真模型2

2.3 仿真模型3 本模型不包括鼓风机，HVAC吹面模式+管道+乘员舱，如图3。此模型可以在乘员舱内选择检测点，能较好的模拟环境舱的检测点，更进一步，加上假人模型计算舒适性，头部温度和速度的选取时可以借用。这种模型主要是一些主机厂的CFD工程师所采用的仿真模型。

图3 仿真模型3

3 结果输出

吹面风管各出口的流量百分比，是空调吹面模式下的重要考量指标之一，因此本文将三个模型的流量百分比加以比较，如表1。表1 各模型的流量百分比情况

表1中，左代表驾驶侧，左中代表靠驾驶侧的中央出风口，右中代表靠副驾驶侧的中央出风口，右代表副驾驶侧的出风口。