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26【摘 要】汽车空调除霜性能对汽车驾驶和交通安全起着重要作用，文章基于STAR-CCM+通过CFD 方法对某重型卡车的空调除霜性能进行分析，找出除霜系统的优化方案。
通过对除霜系统出风口位置、出风口格栅结构、风管管道及出风格栅方向进行优化设计改进，除霜性能在-30°得到改善与提升，最终得到满足设计要求的除霜系统。
【关键词】STAR-CMM+；除霜系统；CFD；风量分配；优化设计基于STAR-CCM+汽车除霜系统CFD 仿真分析与优化□文/代伟峰 杨晓萌 刘 晓（中国重汽集团汽车研究总院）引言在寒冷天气下，当车内空气和寒冷车窗表面接触时，空气中的水分受温度降低的影响饱和析出，形成水汽。
当空气温度下降到零度以下时，水汽就会在玻璃表面凝华产生冰晶，汽车挡风玻璃上冰晶凝结形成的冰霜会严重影响驾驶员视野，对行车安全产生危害，因此如何快速除霜对行车安全至关重要。
GB11555—2009对汽车除霜系统性能和试验方法做出了严格的规定（M1类汽车强制执行）。
参考此标准，重型卡车一般要求试验开始20 min 后，A 区域需完成80%除霜；试验开始35 min 后，A 区域需完成100%除霜，B 区域需完成95%的除霜，如图1所示。
图1 除霜A、B 区域划分基于重卡的传统除霜系统设计主要采用经验设计方法，待样车制造完成后，利用试验核查其实际性能效果，费用高，设计整改周期长。
本文通过STAR-CMM+软件以及CFD 数值模拟技术，在某重型卡车的研发过程中，对空调的除霜性能进行前期理论分析，对除霜风道、格栅出口面积及角度等关键部位进行分析和优化，使整车的除霜性能大幅提升，且优化结果在实车中得到了有效验证。
1 空调除霜风道CFD 仿真分析1.1 基本理论在STAR-CCM+中挡风玻璃和侧窗玻璃的除霜模拟包括两个过程：整个除霜计算域内的流场稳态计算和除霜过程的瞬态计算。
当热气流将热量通过玻璃的内侧传导到玻璃外侧的霜层，霜层温度持续升高，当到达冰霜融点时，霜层就会开始融化并直到消失。
CFD技术在汽车整车产品设计中的应用简介✓阻力、升力、侧向力分析✓泥/水附着、车辆涉水分析✓气动噪声、噪声传播分析ANSYS FLUENT可以对汽车整车进行详细的空气动力学仿真，获得详细的流场细节特征分布情况，使用户更好地理解整车的空气动力学性能，为气动减阻、降噪等问题提供帮助。
✓包含发动机舱的整车详细空气动力学分析✓冷却风扇、冷凝器、散热器的分析✓传导、对流及辐射换热分析ANSYS FLUEN可以对整车及发动机舱进行热管理分析，获得详细的冷却模组进气量及温度场细节特征分布情况，为机舱内部的热设计、热保护提供帮助。
发动机舱热管理问题空气动力学、气动噪声问题汽车是由几千个零部件组成的复杂产品，在研发过程中常涉及到多种多样的流体力学方面的工程问题，随着现代CFD仿真技术的日趋成熟，企业完全可以将这种先进的研发手段与传统的试验和设计经验相结合，形成互补，从而提升研发设计能力，有效指导新产品的研发设计，节省产品开发成本，缩短开发周期，从而大幅度提高企业的市场竞争力。
下文是CFD仿真技术用于解决汽车整车产品研发过程中常见工程问题的简要介绍：✓空调系统风流量分配及空调管路噪声分析✓除霜、除雾分析✓乘员热舒适性分析ANSYS FLUENT可以进行瞬态的除霜、除雾过程分析，可以进行包含太阳辐射的乘员舱热舒适性分析，可以进行空调管路的风流量分配及噪声分析，为产品设计提供帮助。
✓进排气及缸内流动分析✓缸内喷雾、燃烧分析✓排气后处理分析ANSYS FLUENT可以对进排气系统进行分析，获得瞬态的缸内流动特性，可以分析缸内的喷雾、燃烧过程，可以分析三元催化器、SCR系统的工作过程等。
✓车灯和灯室内的流场及温度场分析✓油箱加注过程分析、油箱晃动分析✓电池单体放电过程发热分析、电池组冷却散热分析ANSYS FLUENT可以对车灯、油箱加注、油箱晃动、电池发热、电池组冷却等问题进行分析，此外还可以对刹车系统冷却、涡轮增压器、液力变矩器、燃油泵、齿轮泵、摆线泵等零部件进行分析。
探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用CFD技术是一种流体力学模拟技术，可以模拟流体运动和热传递过程，对于暖通空调制冷工程具有重要的应用价值。
CFD技术可以模拟空气流动场、温度场和湿度场等参数，从而优化空调系统的设计和运行，提高制冷效率和节能减排。
本文将探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用。
首先，CFD技术可以模拟空气流动场，通过建立空气流动的数学模型，可以分析空气流动的速度、压力、湍流等参数，从而优化空调系统的风道设计和风速分布。
比如，在空调房间里，通过CFD技术可以模拟出空气从空调出风口吹出后对房间内的温度分布的影响，进而优化出风口的位置和吹出风速，以达到舒适的室内温度。
另外，通过CFD技术还可以研究在不同气流条件下的室内污染物和异味的分布情况，进而优化空气流动条件，提高室内空气质量。
其次，CFD技术还可以模拟空气温度场和湿度场，了解空气温度和湿度的分布变化规律，从而优化空调系统的设计和运行，提高制冷效率和降低能耗。
在热交换器的设计中，CFD技术可以模拟冷凝器和蒸发器内部的流体流动和传热过程，从而优化热交换器的结构和流体流动方式，提高制冷效率。
另外，在空调房间的设计和运行中，CFD技术可以模拟空气流动和热辐射的相互作用，从而进一步优化空调系统的设计和运行，提高舒适度和节能效果。
最后，CFD技术可以模拟空气污染物的传播过程，根据不同的污染物的体积质量浓度和质量流量，可以计算出其在室内的分布、扩散和浓度变化规律，进而优化空调系统的设计和运行，保障室内空气质量。
例如，在医院手术室中，由于手术室内产生的碎屑、细菌污染和异味等污染物对医疗操作有很大的影响，通过CFD技术可以分析出污染物的扩散和分布手段，进而优化空气净化系统的设计和运行，保障手术区域的空气质量和手术操作的安全性。
CFD模拟在新能源车辆设计中的应用研究随着环境污染问题的日益凸显，新能源车辆的研发和应用成为解决空气质量问题的关键。
针对新能源汽车的设计和优化，计算流体力学（CFD）模拟已经成为一种重要的工具，能够帮助工程师评估和改进车辆性能、减少气动阻力、提高能源利用率、评估空气流场等。
一、气动优化在新能源车辆设计中，降低车辆气动阻力是提高续航里程和能源利用率的重要途径之一。
CFD模拟可以准确模拟和预测车辆在不同速度和风速下的气动性能。
通过对车辆外形、车身下压力和车底气流的优化，可以减少气动阻力，降低能耗，提升车辆的整体性能。
二、热管理优化新能源车辆中的电池系统和电动驱动系统都会产生大量的热量。
CFD模拟可以帮助工程师进行热传导和热对流分析，以优化热管理系统，包括散热器的设计和位置，冷却液的流动和分配等。
通过优化热管理系统，可以提高电池和电动驱动系统的工作效率，延长电池寿命，确保车辆的安全和可靠性。
三、电池冷却系统的设计与优化在新能源汽车中，电池是关键的动力来源，电池温度的控制对于保证电池性能和寿命至关重要。
CFD模拟可以帮助工程师评估和优化电池冷却系统的性能。
通过模拟电池内部的温度分布、液流动和换热过程，可以优化冷却系统的设计，确保电池在工作温度范围内稳定运行。
四、空气流场分析在新能源车辆设计中，CFD模拟还可以用于分析车辆周围的空气流动。
通过模拟车辆周围的气流速度、气流压力分布等参数，可以评估车辆的空气动力学性能和冷却效果，包括模拟车辆行驶时的风阻和风噪声。
通过分析空气流场，可以进一步改善车辆外形设计，降低风阻和风噪，提高车辆的行驶稳定性和安全性。
五、能量回收系统的优化在新能源车辆中，能量回收系统是提高能源利用效率的重要技术。
通过CFD模拟，可以优化车辆制动过程中废气的流动和能量回收的效果。
通过优化废气的流动路径和回收系统的设计，可以提高能量回收效率，将制动能量转化为电能储存起来，供车辆日常使用。
综上所述，CFD模拟在新能源车辆设计中的应用研究具有重要意义。
CFD分析在空调除霜设计中的应用田贵彬;时辰【摘要】本文主要介绍CFD分析在空调除霜风道设计中的指导作用,在设计除霜风道的同时进行CFD的分析,可以使除霜风道更加合理化,降低风阻、壁噪等.除霜风道的好坏直接影响到汽车的除霜、除雾能力,影响汽车的安全驾驶性能.CFD分析能直观、清晰地表现除霜风的风量、轨迹等,是非常实用的分析工具.【期刊名称】《汽车电器》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】4页(P41-44)【关键词】除霜;风道;CFD分析【作者】田贵彬;时辰【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥230601;安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】U463.851汽车空调的除霜系统对整车品质有重要影响，除霜系统的好坏影响到车辆在行驶中是否对驾驶员有视线干扰，造成行驶的危险。
在除霜系统的设计过程中，经常会用到CFD分析，CFD分析能对除霜风道的风量、壁噪、风向等条件进行解析、整合，从而设计出最适合车辆的除霜风道。
下面针对某轻型客车在设计除霜风道过程中用到的CFD分析对除霜风道的设计和CFD分析的应用进行浅析。
1 条件输入条件输入包括三维数据、风量分配要求、空调主机总风量、空调主机芯体参数等。
1.1 参数输入除霜风道的CFD分析需求的参数包括暖风芯体风阻、蒸发器芯体风阻、HVAC在全热除霜时的总风量，参数的输入用于计算风量的流量、大小、风量分配等。
暖风芯体参数见表1，蒸发器芯体参数见表2，空调主机参数见表3。
表1 暖风芯体参数风量／（m3／h）300 350 450空气侧换热／W 5 218．36 6 005．07 6 692．05介质侧换热／W 5 329．33 6 021．04 6 591．16风阻／Pa 125．8 159．4 191．8流阻／kPa 4．59 4．63 4．63表2 蒸发器芯体参数风量／（m3／h）300 350 400 450 500风阻／Pa 56．2 70．9 87．5 99．6 116．2流阻／MPa 0．071 0．087 0．102 0．115 0．126空气侧能力／W 3 479．07 3 888．35 4 269．74 4 530．91 4 788．6介质侧能力／W 3 319．08 3 731．67 4 095．8 4 430．82 4 693．49表3 空调主机参数HVAC制冷性能≥4 500 W HVAC制热性能≥4 500 W HVAC 总风量回风－制冷－吹面＞440 m3／h新风－1／2 暖风－吹面吹脚＞450 m3／h全热除霜＞350 m3／h新风－暖风－脚风＞340 m3／h新风－暖风－除霜－脚风＞280 m3／h1.2 三维数模输入三维数模的输入包括IP、前挡风玻璃、初版风道、HVAC等数据，在数据中需包含A区、A′区、B区、驾驶员视野区域等参数。
基于CFD仿真的风力发电机组叶片优化设计随着对可再生能源需求的增加，风力发电在现代能源产业中占据着重要地位。
而风力发电机组的叶片作为转动能量的主要组成部分，其设计对于风力发电效率的提高至关重要。
因此，基于CFD （Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）仿真的风力发电机组叶片优化设计成为了当前研究和工程实践的热点之一。
1.概述风力发电机组通过将风能转化为机械能，再经由发电机转化为电能的过程，实现了清洁、可再生能源的利用。
在风力发电机组中，叶片作为风能转化的关键组件，其设计直接影响到发电机组的发电效率和性能。
优化叶片设计可以有效提高风能的转化效率，增加风力发电机组的发电量。
2.风力发电机组叶片设计的挑战风力发电机组叶片设计面临诸多挑战。
首先，由于风能是不稳定的，叶片需要具备良好的自适应能力以适应不同条件下的风能变化。
其次，由于风力发电机组的结构复杂、工作环境恶劣，叶片需要具备较高的强度和耐久性。
同时，为了提高叶片的发电效率，叶片的气动特性也需要得到充分的考虑。
3.CFD在叶片设计中的应用CFD是一种基于数值方法的仿真技术，通过对流动领域中各项物理方程的求解，可以较为准确地预测流场的分布和特性。
在风力发电机组叶片优化设计中，CFD技术的应用可以快速、有效地评估不同叶片设计方案的性能，并指导优化设计过程。
首先，利用CFD技术可以对叶片在不同风速下的气动特性进行模拟和分析。
通过计算流场中的风速、压力等参数，可以获得叶片的气动力，并对叶片设计进行评估和调整。
其次，CFD技术还可以模拟叶片与周围环境的相互作用。
在风力发电机组叶片设计中，考虑叶片与塔筒、浆轮等部件的相互作用对于提高效率和减少振动非常重要。
通过CFD仿真，可以定量分析叶片与周围环境的相互影响，并针对性地进行叶片结构和布置的优化设计。
最后，CFD技术还可以辅助优化叶片的材料选择和制造工艺。
通过模拟和分析叶片在不同材料和工艺条件下的性能，可以选择最佳的材料和工艺参数，提高叶片的强度和耐久性。
汽车空调风道CFD分析方法及评价指标|范围本标准规定了汽车空调风道CFD分析的术语和定义、分析条件、建模方法、解算设定、分析结果及木标准适用于木公词所TPF型的空调，包括手动空调、自动空调、分区空调锌°2规范性引用文件卜•列文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注口期的引用文件，仅所注口期的皈本适用十本文件.凡是不注口期的引用文件，苴血新版木（包描所芳的條改单）适用于木文件’Q/CC JT263—2010汽车空调风道技术条件3术语和定义卜•列术诺和定义适用于本杯准。
3. 1HVAC 总咸 Heat i ng Vent i I at i on Air-Conditioning安装在仪表台卜面，用于对驾驶舱内制冷、馭暖及风定分配的装蚩.通常包括殴风机、鼓风机、蒸发器总成.3.2CFD Computational Fluid Dynamics计算流体动力学.4分析条件4.1分析软件仿真分析应具备如卜较件：a）前处班牧件：HyperMesh：b）解算:软件匸Star-CCM+：c）后处理软件；Star-CCM-.4一2数据输入空调风道分析数拯偷入淸单见附录表A. Io5建模方法 5. 1几何清理^HyperMcsh软件中进行儿何活理，要求儿何能够完整表达HVAC.风道内部结构，重点保留凤道入口，出口，格栅等区域的几何特征。
52面网格生成521面网格生成在HypsM^h软件中进行面网格生成.在5.1$础上生成面网格，帼格形状为三角形。
5.2.2边界划分将面网格导入SELCCM+软件中，并进行山界划分，根据计算需要划分各•个计算边界（包括入口・川口以及多孔弁质区域等八523面网格重构在Star-CCM4软件中迸盯面网格更构.在5. 2. 2基础上車构面网格，面网格质屋要求在0・4以上，面间距在0.1以上，要求各山风口格栅网格在1 m〜2 mm之间，风道主体网格在3 nm〜5 nm之间，HVAC 网格在5 mm mm之间.5.3体网格生成在Star-€CM+软件中生成体网格与边界层，体网格定义网格茨型为Polyhedral Me shcr.边界层层数2 层，序度亶2 mm〜3. 5 cm之间6解算设定对于空调风道CFD性能分析般車点关注各IIMU的流呈分配、总乐损失、平均风速以及空调内部的流场分布情况，故进行稳态计算.61物理模型选犀风道CFD分析物理模型选择见圈1所餐6.2边界条件设定6 2.1进出口定义定义整个计算城入口为逮度入口，各个HI风口为斥力HILI。
某型汽车空调风道的CFD数值模拟计算应用陈杨华;冯英【摘要】The application of the CFD method in a Car Air Conditioner Duct was discussed,from which we obtained pressure distribution, air distribution of outlets and velocity field. Some modifications were put forward to optimize the duct structure, ft turned out that optimized duct made air distribution more even and air flow loss reduced.%利用CFD方法对某型汽车的空调风道进行数值模拟,得出了风道整体的速度场、压力分布以及各出风口的风量分配.对中、侧风道进行结构优化,结果表明优化后的风道风量分配更均匀,风量损失减少.【期刊名称】《南昌大学学报（理科版）》【年(卷),期】2012(036)003【总页数】4页(P282-285)【关键词】汽车空调;风道;CFD;风量分配【作者】陈杨华;冯英【作者单位】南昌大学机电工程学院,江西南昌 330031;南昌大学机电工程学院,江西南昌 330031【正文语种】中文【中图分类】U463.851近些年来，汽车已经逐步走入各家各户，市场竞争也越来越激烈，汽车空调作为衡量汽车优劣的标准之一，越来越受到重视。
汽车空调整体性能不仅仅与空调蒸发器总成、外界环境有关，还与风道系统的设计息息相关。
汽车空调风道自回风口至仪表盘散流器，几何形状不规则，若采用传统试验方法研究，不仅耗时间费力气也无法确定主要影响因素，CFD（计算机流体力学）方法应用于汽车空调风道研究，可以有效的避免传统方法的高费用耗时长的缺点，明确研究方向，快速获得风道系统的流动特性参数，分析其结构设计的合理性。
