本發(fā)明屬于汽車水管理，尤其涉及一種汽車空調(diào)外循環(huán)工況進(jìn)水的數(shù)值模擬方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著科技進(jìn)步和生活水平的提高，中國(guó)汽車市場(chǎng)已經(jīng)進(jìn)入到一個(gè)消費(fèi)者日益成熟和理性的全新階段，其中一個(gè)重要標(biāo)志就是人們對(duì)汽車質(zhì)量和品質(zhì)的要求日益提高。汽車空調(diào)進(jìn)氣格柵位于整車外觀視覺的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域，作為前擋風(fēng)玻璃和機(jī)艙蓋之間的外飾連接件，其與周邊零部件的匹配以及整體造型都極大影響著用戶對(duì)整車品質(zhì)的認(rèn)可。

2、車輛在雨天行駛及商業(yè)洗車的情況下，水流會(huì)沿著前風(fēng)擋玻璃通過集雨器(雨刮蓋板)進(jìn)入導(dǎo)水槽，并沿著導(dǎo)水槽排水管排到地面。空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口通常位于導(dǎo)水槽內(nèi)，雨水更易濺入或被吸入空調(diào)系統(tǒng)，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)漏水、發(fā)霉、發(fā)臭，出現(xiàn)嚴(yán)重的感知質(zhì)量問題，勢(shì)必影響駕乘人員體驗(yàn)及舒適性。

3、現(xiàn)階段車輛雨場(chǎng)景水管理質(zhì)量主要依托于實(shí)車測(cè)試，這種方式發(fā)現(xiàn)問題晚，解決問題方案有限。隨著虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，越來越多的學(xué)者開始采用cfd仿真研究整車水管理問題，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目開發(fā)任務(wù)前置的目的。但是目前還沒有一個(gè)明確的空調(diào)外循環(huán)數(shù)值模擬方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種汽車空調(diào)外循環(huán)工況進(jìn)水的數(shù)值模擬方法，旨在解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種汽車空調(diào)外循環(huán)工況進(jìn)水的數(shù)值模擬方法，包括以下步驟：

3、步驟1：創(chuàng)建三維數(shù)值模擬模型，所述模型不包括汽車底盤、車輪等與空調(diào)外循環(huán)工作無關(guān)的部件；進(jìn)行表面的平整光順；充分保留空調(diào)進(jìn)氣格柵的幾何特征，力求準(zhǔn)確；避免駕駛室空腔的影響，將駕駛室封閉，從發(fā)動(dòng)機(jī)罩前沿建立計(jì)算域，將駕駛室與計(jì)算域作為計(jì)算域ground，生成整體計(jì)算域；

4、步驟2：對(duì)所得到的整體計(jì)算域確定初始邊界條件，劃分區(qū)域和加密域；設(shè)置流場(chǎng)仿真相關(guān)物理模型，選擇合適的負(fù)壓基準(zhǔn)；模擬空調(diào)外循環(huán)工作狀態(tài)的負(fù)壓狀態(tài)；重復(fù)試驗(yàn)，得到所需進(jìn)氣量下空調(diào)出口負(fù)壓基準(zhǔn)；

5、步驟3：對(duì)所得到的空調(diào)外循環(huán)工況下的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出、處理，得到各點(diǎn)的速度矢量，為后續(xù)液相仿真提供準(zhǔn)確的氣相環(huán)境；

6、步驟4：根據(jù)雨刮器結(jié)構(gòu)，定義刮片、支撐桿、擺臂三個(gè)關(guān)聯(lián)坐標(biāo)系；根據(jù)工況要求和電機(jī)頻率，確定最大擺動(dòng)頻次、位置和角度，在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，逐幀調(diào)節(jié)支撐桿、擺臂的相對(duì)位置，確保刮片與弧形玻璃面始終剛接觸；

7、步驟5：根據(jù)所需的外循環(huán)工況，利用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系法模擬鼓風(fēng)機(jī)的工作，并根據(jù)工況要求，確定鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度；

8、步驟6：根據(jù)所需數(shù)值模擬工況，確定雨水粒子直徑、淋雨強(qiáng)度，噴射器大小、噴射器位置，保證空調(diào)外循環(huán)工作狀態(tài)下與其相關(guān)的局部結(jié)構(gòu)均在噴射器作用范圍內(nèi)；

9、步驟7：根據(jù)所需建立傳感器，監(jiān)測(cè)區(qū)域包括空調(diào)進(jìn)氣口、出氣口、格柵、集雨器排水口，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)水情況，保證數(shù)值模擬準(zhǔn)確無誤進(jìn)行；

10、步驟8：根據(jù)步驟7所得到的進(jìn)水情況進(jìn)行原因分析：考慮氣流效應(yīng)，分析工況下氣流對(duì)于雨水的引導(dǎo)作用；利用粒子示蹤法，對(duì)于積水、進(jìn)水部位粒子進(jìn)行示蹤，確定其來源確定進(jìn)一步的優(yōu)化方向與措施。

11、進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟1中，所創(chuàng)建的三維數(shù)值模擬模型，充分保留了空調(diào)格柵的幾何特征，極大地簡(jiǎn)化、刪減與所需部件無關(guān)的部件；將模型處理到可以直接生成體網(wǎng)格計(jì)算狀態(tài)，避免集雨器、導(dǎo)水槽等細(xì)小結(jié)構(gòu)因減運(yùn)算造成的幾何特征的消失。

12、進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟2中，根據(jù)t/csae?112-2019乘用車空氣動(dòng)力學(xué)仿真規(guī)范，確定整體的體網(wǎng)格策略；

13、選取k-ε湍流模型，設(shè)置空氣密度、動(dòng)力粘度；

14、根據(jù)不同的負(fù)壓基準(zhǔn)，反復(fù)檢測(cè)吸入空氣的質(zhì)量流量數(shù)據(jù)，進(jìn)行換算，得到所需的空調(diào)進(jìn)氣量。

15、給予空調(diào)出風(fēng)口負(fù)壓，能夠準(zhǔn)確模擬空調(diào)外循環(huán)工況下的空氣吸入過程，氣體從空調(diào)進(jìn)氣格柵處進(jìn)入，從空調(diào)出氣口排出；多次重復(fù)試驗(yàn)，能夠準(zhǔn)確確定所需工況下的進(jìn)入空氣質(zhì)量流量，使模擬更貼近實(shí)際情況，更精確。

16、進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟3中，將空調(diào)外循環(huán)工況工作狀態(tài)下產(chǎn)生的氣流吸入情況進(jìn)行準(zhǔn)確模擬，導(dǎo)出各點(diǎn)速度矢量數(shù)據(jù)，對(duì)于液相的引入以及液相準(zhǔn)確地流向、堆積提供了強(qiáng)有力支撐。

17、進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟5中，根據(jù)所需數(shù)值模擬工況，空調(diào)外循環(huán)進(jìn)氣主要是靠鼓風(fēng)機(jī)的作用產(chǎn)生負(fù)壓，將車輛外部氣流沿空調(diào)進(jìn)氣格柵、空調(diào)進(jìn)氣腔、蒸發(fā)箱，進(jìn)入駕駛室內(nèi)。準(zhǔn)確設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，利用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系法建立鼓風(fēng)機(jī)的物理模型，便于后期進(jìn)行針對(duì)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)空調(diào)進(jìn)水的研究工作。

18、進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟6中，根據(jù)所需數(shù)值模擬工況，準(zhǔn)確設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，并將空調(diào)格柵以及對(duì)外循環(huán)工作狀態(tài)影響的結(jié)構(gòu)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)罩后部、a柱等囊括在噴射器作用范圍下，而對(duì)空調(diào)工作無影響的結(jié)構(gòu)，不給予水粒子，極大地節(jié)省計(jì)算資源，提高計(jì)算效率。

19、進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟7中，建立關(guān)鍵部位的傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)水情況，能夠準(zhǔn)確了解相關(guān)設(shè)置是否合理，所需要求是否實(shí)現(xiàn)，使模擬仿真更加準(zhǔn)確。

20、進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟8中，考慮氣流效應(yīng)和粒子追蹤法對(duì)進(jìn)水情況進(jìn)行分析，分析氣流效應(yīng)對(duì)空調(diào)進(jìn)水的影響。

21、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種汽車空調(diào)外循環(huán)工況進(jìn)水的數(shù)值模擬方法，七有益效果如下：

22、1)提供了一種新型的汽車空調(diào)外循環(huán)工況下空調(diào)進(jìn)水?dāng)?shù)值模擬的前處理方法，利用前處理軟件，除去無關(guān)部件、進(jìn)行表面平整光順、保留空調(diào)格柵幾何特征、避免駕駛室影響進(jìn)行駕駛室封閉、生成整體計(jì)算域，避免布爾運(yùn)算帶來的幾何特征損失；

23、2)采用此方法分析及優(yōu)化可靠性高，能夠準(zhǔn)確定位空調(diào)進(jìn)氣口進(jìn)水路徑及進(jìn)水量，為設(shè)計(jì)整改方案提供技術(shù)支撐；

24、3)該方法更容易同時(shí)考慮鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣效應(yīng)、雨刮擺動(dòng)等復(fù)雜過程，可應(yīng)用于車輛開發(fā)階段，改變目前車輛淋雨場(chǎng)景水管理質(zhì)量主要依托于實(shí)車測(cè)試的現(xiàn)狀，也可推及至車輛水管理相關(guān)的其他性能，同時(shí)降低開發(fā)成本。

技術(shù)特征：

1.一種汽車空調(diào)外循環(huán)工況進(jìn)水的數(shù)值模擬方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車空調(diào)外循環(huán)工況進(jìn)水的數(shù)值模擬方法，其特征在于，所述步驟1包括以下具體步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車空調(diào)外循環(huán)工況進(jìn)水的數(shù)值模擬方法，其特征在于，所述步驟2包括以下具體步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車空調(diào)外循環(huán)工況進(jìn)水的數(shù)值模擬方法，其特征在于，所述步驟4包括以下具體步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車空調(diào)外循環(huán)工況進(jìn)水的數(shù)值模擬方法，其特征在于，在所述步驟1中，噴射器參數(shù)包括噴射器大小和噴射器位置；降水強(qiáng)度包括雨水粒子直徑、淋雨強(qiáng)度。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車空調(diào)外循環(huán)工況進(jìn)水的數(shù)值模擬方法，其特征在于，在所述步驟7中，監(jiān)測(cè)區(qū)域包括空調(diào)進(jìn)氣口、空調(diào)出氣口、空調(diào)格柵、集雨器排水口。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車空調(diào)外循環(huán)工況進(jìn)水的數(shù)值模擬方法，其特征在于，所述步驟8包括以下具體步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明適用于汽車水管理技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種汽車空調(diào)外循工況環(huán)進(jìn)水的數(shù)值模擬方法，該方法包括：步驟1：創(chuàng)建三維數(shù)值模擬模型；步驟2：空調(diào)工作狀態(tài)仿真，確定空調(diào)進(jìn)氣量；步驟3：獲得外循環(huán)工況下的穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)；步驟4：實(shí)現(xiàn)雨刮運(yùn)動(dòng)；步驟5：確定噴射器參數(shù)和降水強(qiáng)度；步驟6：監(jiān)測(cè)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)水情況；步驟7：對(duì)空調(diào)仿真結(jié)果進(jìn)行原因分析。該方法通過對(duì)汽車空調(diào)外循環(huán)進(jìn)水的數(shù)值模擬分析，能夠確定不同的汽車空調(diào)外循環(huán)工況下的水管理性能，可以對(duì)空調(diào)的水管理性能進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而在汽車空調(diào)研發(fā)階段進(jìn)行仿真模擬，保證后續(xù)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

技術(shù)研發(fā)人員：張英朝,宗帥,周睿卓,李乾坤,王碩,王國(guó)華,張喆,常賀,蘇暢,劉海鵬,苗淑娟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10