汽車空調一維物理模型開發和應用

劉宇

摘 要：縮短空調開發周期，以滿足當代整車短周期開發的要求，構建空調模型，已成為研究汽車空調性能的趨勢。本文主要介紹汽車空調制冷系統、空調箱、乘客艙等物理模型的建立方法和應用。

關鍵詞：空調;物理模型;性能

0 概述

汽車空調物理模型需要考慮兩相流、相變換熱、空調箱和乘客艙復雜的結構，以及持續變化的外部環境和整車工作狀態，這些因素導致汽車空調物理模型的復雜性。基于物理模型的復雜性，使用AMEsim建立制冷系統物理模型，使用Simulink建立空調箱、乘客艙物理模型，通過跨平臺聯合仿真，完成空調最大制冷性能和制熱性能的模型計算和驗證。

1 制冷系統物理模型

1.1 壓縮機物理模型

壓縮機是汽車空調制冷系統的核心部件，雖然內部結構復雜，如圖1所示，但在模型化過程中主要考慮對空調系統性能的影響最大的兩大效率，即容積效率和絕熱效率，可通過公式進行理論核算得出。

1.2 熱交換器物理模型

兩大換熱器：蒸發器和冷凝器，雖然結構比壓縮機簡單，但是其換熱過程涉及沸騰換熱、冷凝換熱等相變過程，且制冷劑流動涉及兩相流，所以換熱器的模型是非常復雜的，為了完成模型的建立，適當的簡化是非常有必要的，兩相流的模型均簡化為均勻模型，即氣相和液相的溫度相同、流速相同。制冷劑側流體流阻的計算，首先需要建立流阻-熱容節點，為了完成換熱器熱流傳遞計算模型的建立，需要建立熱容-熱阻節點網絡，涉及管內壁面對流換熱、管壁熱傳導、管外壁對流換熱制冷劑側對流換熱系數的計算。……