UG在方艙空調風道設計中的應用

劉明利 王光輝 魏勇亮 劉建坤 劉鵬飛

摘 要

以UG NX 10軟件為平臺，利用三維不可壓縮流體的k-ε湍流運動數學模型，對所設計的方艙空調風道氣流流動過程進行仿真，并進行實驗驗證。結果表明模型建立正確，仿真分析結論可靠，對縮短方艙空調風道設計周期、提高產品設計可靠性具有指導意義。

關鍵詞

UG;方艙;風道

中圖分類號： TN957 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.026

0 引言

由于方艙基本都是在野外環境工作，為了獲得符合人體感受的車內環境，必須對方艙內部進行空氣溫度調節。整體外置式空調被越來越多的方艙廣泛選用。

整體外置式空調通風系統是通過進風→回風的方式進行強迫通風。冷空氣經過空調出風口→風道→艙內→空調回風口，形成艙內空氣循環，實現熱交換。風道布局由于受到艙內空間限制，形狀往往不規則，風道內的氣流流動也呈現不規則特性。傳統設計流程主要依賴經驗已難以勝任，主要表現在：

1）主觀性大，設計師以往的工程經驗決定了風道設計的優劣;

2）工作量大、設計周期長，有時通過反復設計校核也得不到滿意結果;

3）局限性大，只能對某些位置的某些參數（如風壓、風速）進行理論計算，無法得到整個流道的全局結果。

1 基本理論

2 物理模型

某型號方艙采用隔艙設計，艙體分為前部設備艙及后部工作艙，方艙內布置了電子設備及人員操作席位。空調的出、回風口均布置在方艙前部，空調出風量2240m3/h，出風口風壓200Pa。空氣從空調出風口進入方艙后，先進入前端風道，然后進入兩側風道。風道上布置了24組風嘴，其中設備艙6組，工作艙18組。風嘴布局主要考慮了保證送風氣流在人員區形成均勻溫度場和速度場，降低人員的“吹風感”，并盡量避免“腦后風”。圖1為方艙風道三維模型。

3 仿真分析

為了簡化分析，對計算流域進行幾點假設：

（1）流動介質為空氣;

（2）流體區為常物性，流動區域為穩態湍流;

（3）不考慮重力影響和溫度影響;

（4）進口壓力分布均勻;

（5）壓力出口背壓為零;

（6）風道密封良好無空氣泄漏。

在UG NX平臺上對設計的風道建立氣流流動計算域。采用NX Nastran單元庫中的Hex8和Wedge6 單元進行邊界層網格劃分，采用Tetra4單元進行非邊界層體網格劃分，劃分完成后單元總數量為2535004個。根據假設條件設置進、出口邊界，進口風量為2240m3/h，得到了管道內氣流流線分布圖，表1為各出風口的平均風速及流量。從氣流流線圖可以發現，由于風道長度長，從而導致末端出風口風量較小，隔門上的通風面積對于風道出風口的風速有一定影響。

分析結果說明該風道局部設計尚不夠完善，通過在風道轉角處增加導風板，圓弧過渡，可以減少渦旋及壓損。

4 結束語

本文基于CFD理論，對方艙內空調風道內部空氣的流動特性進行了仿真分析，仿真分析結果達到了定量分析要求，說明本文建立的計算模型是可以用于實際風道設計的。

參考文獻

[1]靳曉麗，等.軍用空調通風系統的設計[J].電子機械工程，2009（5）.

[2]夏云，等.基于UG的特種車輛空調風道仿真分析與研究[J].