基于CFD的商用車擋風玻璃的除霜性能分析

吳后吉, 黃玉婷, 紀緒北, 潘亞南

(比亞迪汽車工業有限公司, 廣東 深圳 518118)

車輛的除霜性能對車輛的安全行駛有著重要影響。現有標準大多針對乘用車,對于商用車的除霜要求,國標[1]為非認證項,美標為認證項[2]。本文通過對某商用車除霜管道的流場進行仿真分析,并與試驗結果比較,提出不同的改進方案,改善了前擋風玻璃的除霜效果。

1 仿真分析

大部分的CFD仿真基于穩態分析,僅考慮流體速度分布情況[3-10]。但由于除霜效果與溫度密切相關,因此,分析瞬態溫度場更為準確[11-12]。本文采用STAR-CCM+仿真軟件,除進行穩態分析外還進行瞬態分析,瞬態分析中考慮了冰層厚度、溫度、融冰隨時間變化的情況。

1.1 仿真模型建立

首先對幾何模型進行前處理,簡化除霜器內模型,并對不影響分析精度的車身內部、頂部、駕駛員后圍區域進行適當簡化;保留風窗玻璃、風腔、風口、儀表臺的詳細數模,形成封閉的計算域。圖1為網格劃分前經過適當簡化的幾何模型。

圖1 經過適當簡化的幾何模型

然后再進行網格劃分。整個計算域采用切割體網格,包含拉伸網格與棱柱層網格,并對風口、風腔、風窗玻璃進行網格加密。求解的體網格數量為3 733 324。

1.2 穩態仿真分析及方案改進

1.2.1 原方案仿真分析

穩態分析主要研究流體域中空氣的流動情況,為方案改進及瞬態分析奠定基礎。

首先對材料、邊界條件、計算參數進行設置。穩態計算模型中流體區域為不可壓縮空氣,恒密度,分離流,湍流Realizable K-Epsilon Two-Layer模型,Simple迭代算法。……