乘员舱热管理：汽车设计新挑战！
近几年来，汽车热舒适性已经成为评价汽车性能的重要指标，良好的热舒适性已经成为高档轿车的必备条件，车内热舒适性的评价也愈来愈受到广泛重视。在车内，由于阳光直射和车身不同部分对阳光的反射不断变化，以及由空调或通风系统引起的不均匀的空气温度和湿度带来的外部影响，加热座椅等温控装置的影响，加之驾驶员和乘客不断改变自己位置而形成的不平衡气候等，这些因素都造成了车内气候环境的复杂性和不稳定性，为热舒适性评估增加了复杂性和难度。尤其是随着电动汽车的发展，要求空调系统在最低能耗下给乘客提供最佳舒适性，为座舱热舒适性设计和优化提出了新的挑战。
▶热舒适性评价标准
▶众口难调，这厢热来那厢凉！
THESEUS-FE提供的空气区(Airzones)模型
座舱内环境仿真是评估热舒适行的基础。对于座舱内热环境，利用THESEUS-FE为模拟汽车的暖通空调(HVAC)系统提供的专门的模型—空气区(Airzones)，可将座舱分割成不同区域，每个区域具有相同或线性变化的温度和湿度，并通过对流条件与结构和假人模型相耦合，通过流量边界控制座舱内的通风情况。值得一提的是，THESEUS-FE还具有“通风反演”模式，可根据指定的座舱环境温度反算入口温度。
另外还可将THESEUS-FE和多种第三方CFD软件和1D设计软件(如Fluent，Flowmaster，StarCCM+)进行协同仿真，对座舱内温度湿度场和空调性能进行仿真。
FIALA-FE人体仿真模型优化热舒适性
假人模型是计算舒适性指标的核心。THESEUS-FE中包含有独特的假人模型—FIALA-FE，它吸收了人体热生理学最前沿的研究成果，用来预测人体对环境温湿度的反应，进而准确预测热舒适性。该假人模型可进行近乎真人的仿真，包含血流、呼吸、蒸发、代谢反应、出汗、寒噤、心输出量等复杂的生理过程，并且假人模型与周围环境完全耦合，达到整体能量平衡。FIALA-FE完全集成在THESEUS-FE求解器中，可提供全局和局部的舒适性指标，供模型评估和优化使用。
在人体舒适性分析中，座舱中的假人模型可以与座舱环境完全耦合。这样，空气对流、太阳照射 以及和座椅的热接触以及人体的呼吸作用、皮肤的汗液蒸发、环境适度的影响都可同时加以考虑。同时，可以为假人的不同部位选择不同材料的衣服，精确地仿真不 同衣服的保温作用。FIALA-FE在复杂的假人模型中结合了被动和主动控制系统，使之与真人实验数据高度吻合。动脉中血流运输热量使人体保持温暖状态； 在寒冷的环境中，血管收缩增加动脉阻力降低血流速度，维持体温，从而使更少的...
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太阳辐射的影响：
汽车温控系统：
▶案例一：汽车后排空调乘员舱流场模拟
方案亮点：
使气流吹到乘员身体位置，优化乘员表面气流相对速度分布。案例概览：
研究对象： |
空调车 |
分析软件： |
STAR-CCM+ |
研究前提： 1）车室内空气为不可压缩，且符合 Boussinesq 假设； 2）车室气密性良好，除指定出口外无空气泄漏。 |
|
前处理软件： |
Hypermesh |
边界条件与分析条件 |
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模型入口： |
质量流量入口，0.04686㎏/s，即168m3/h |
模型出口： |
压力出口 |
环境温度： |
20℃ |
空气密度： |
1.204㎏/m3 |
湍流模型： |
标准的K-Epsilon模型 |
离散格式： |
二阶迎风格式 |
充气箱壁面： |
光滑 |
空调风道壁面： |
不光滑 |
▶案例二：空调硬座客车车厢内部热舒适性研究
▶案例三：汽车乘员舱热舒适性研究
方案亮点：
提出了降低整车热负荷的优化方法。案例概览：
1.通过实验测试了实车样件的物性参数；
2.分析了整车的降温速率以及在中速、高速、怠速工况下送风口和回风口的温湿度；
3.对发动机舱以及后备箱壁面温度实验数据计算分析出传入到车内的热量；
4.结论：通过实验测试了车内外压差，进而在气密性实验室标定出该状态下整车的漏风量；
5.提出了降低整车热负荷的优化方法。
涉及软件：
| 三维建模软件： | CATIA |
| 前处理软件： | ANSA |
| 数值模拟软件： | Fluent |
▶专家工作室
秦超晋：博士，海基科技FloTHERM/FloVENT产品经理，具备八年以上CAE分析经验。在电喷雾微推进领域发表多项研究成果及论文专著，并以“电推进发动机基础研究平台构建”项目获得国防技术发明奖。先后独立完成双圆柱扰流锁定、高速气流中金属颗粒成型分析、多孔介质流动分析、液氧甲烷燃烧分析、聚变发电反应堆液态金属MHD效应分析、冷凝器的工作过程分析、超声速燃烧室等离子体点火数值模拟等多项CFD咨询项目。
黄宏艳：博士，海基科技副总经理，具有十年以上CAE仿真工程经验。在具体咨询项目中，先后担任大型客机燃油与环控系统仿真、核电站主蒸汽供应系统仿真、核电流体系统分析专用部件开发、汽车冷却、润滑与整车热管理系统仿真、燃油系统设计-仿真分析平台建设等咨询与开发项目的技术负责人。同时，精通发动机喷管、进气道和流固耦合问题的模拟分析。
薛志杰：硕士，海基科技Flowmaster产品经理，具备六年CAE仿真工程经验。多次参与核电单位主辅系统仿真咨询项目，曾主持完成汽车冷却系统分析、船舶主辅系统仿真分析、管网水锤分析、航空燃油热管理系统仿真分析等众多项目。在汽车、船舶、核电、航空等领域具有丰富的工程实践经验。
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Flowmaster车辆热管理高级培训
【课程简介】
冷却系统/空调系统的构成及工作原理
冷却系统/空调系统的建模
冷却系统/空调系统参数需求及获取
冷却系统/空调系统稳态、瞬态分析及结果后处理
