汽車除霜
關注創建者：Oler 創建時間：2019-06-20
汽車除霜的實例教程
寒冷的冬天擋風玻璃很容易結冰，尤其是放在室外的汽車經過了一個夜晚之后，在第二天早上接了一層厚厚的冰霜。車一時半會也開不走，必須先要將這些霜雪除掉才行。特別是對于那些早上趕時間上班的車主來說，面對這個現象頗為無奈。
這種情況一般該如何處理呢？
車暖氣除霜是最理想的除霜方法。在出發之前將汽車啟動，在對發動機進行預熱的同時，打開汽車暖氣，當發動機水溫上來的時候，汽車空調把暖氣對著擋風玻璃吹。這樣就能把擋風玻璃上的冰霜給升溫融化。但是這種方法有時間的限制，如果我們每天提前十幾分鐘進行操作的話，就會達到理想的效果。但是趕時間的話這種方法就不適應了。有沒有什么辦法能夠加快這個過程呢？
擋風玻璃除霜設計——對于汽車來說是重要安全性能指標，傳統方法通常采用試驗設計方法，對風道內的空氣流動情況不明，改善流動憑經驗。如果采用CAE仿真的方法，就可以了解風道空氣流動狀況，為除霜設計提供指導方向，加快除霜過程節省大量時間。以下為元王為某車企做的汽車除霜分析案例。
除霜模型和邊界條件如下：
1）速度入口，5m/s，溫度313K；
2）分離流出口；
3）對稱邊界；
4）玻璃外表面：對流系數10W/(m2·K)，外部環境溫度263K；
將汽車除霜網格劃分為空氣域（乘員艙）和固體域（玻璃），在STAR CCM+的物理模型中有除冰模型，因此不需要對霜層劃定固體域，可以直接進行除霜求解。
計算結果
對除霜模型進行非穩態求解，求解718s后，霜層厚度云圖如下：
霜層溫度云圖如下：
乘員艙速度矢量圖如下：
乘員艙空氣流線圖
從圖中可以看出，進口熱流在流經玻璃內壁面時，在壁面初始段發展成湍流，底部的換熱最劇烈，溫度最高，融霜效果最好。
展開 表3 除霜模式各風管流量分配
參考文獻
[1] 全國汽車標準化技術委員會.GB11555—2009《汽車風窗玻璃除霜系統的性能要求及試驗方法》.北京：中國標準出版社，2009.
[2] 全國汽車標準化技術委員會.GB11562-1994《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》.北京：中國標準出版社，2004.
[3] 周安勇，王樹桂.汽車除霜的計算流體力學仿真[J]，汽車技術.
文章來源：重型汽車
1 前言
冬天氣溫下降到零度以后，停在戶外的汽車玻璃上會結上一層冰霜，特別是在我國北方地區，結在汽車玻璃上的霜凍會嚴重影響駕駛員的視野，對行車安全產生危害。因此，有效的除霜系統是十分必要的，它應該盡可能快地除去車窗玻璃上的霜層。為此SAE發展了一套工業標準，包括標準的試驗過程和汽車前風擋除霜
系統的性能指標。不同的國家和不同的汽車制造商也有自己對此的標準，在國內GB11555-94對汽車的除霜系統性能做出了嚴格的規定[2] 。
本文主要介紹了在某車型的除霜系統的開發過程中，利用 CFD 軟件 STAR-CD 對其進行了穩態情形下的全熱除霜模式下的 CFD 分析，得出了除霜風道各出風口的風量分配，風道和乘客艙內的速度矢量和壓力分布，特別是前擋風玻璃和前側窗上的速度矢量圖。根據 CFD 分析結果，提出風道設計的改進建議，并根據修改方案修改除霜風道數模，最終得到了滿足設計要求的除霜系統。
2.計算模型的建立及方案確定
2.1 幾何模型建立
根據某車型的三維 CAD 實體模型，分別選擇 HVAC、風道和車身的內表面生成模擬空間?？紤]到汽車產品的復雜性，為了節約時間和減少網格數量，在不影響模擬精度的前提下，需要對車廂內表面做一些簡化處理。但對模擬的關鍵部件，如 HVAC、風道等的細部結構則應盡量保留，如圖 1 所示。
由于 CFD 網格劃分需要在一個封閉的空間內進行，而 CAD 模型之間有一些縫隙和漏洞，如果直接在 CAD 軟件中進行模型的前處理，需要花費大量的時間和精力，因此，我們采用先在 Hypermesh 中劃分三角形的表面網格，如圖 2 所示，這樣表面的連接和修補相對容易，然后輸出為 Patran 格式，再導入到 ICEM-CFD 中生成體網格。
展開 幾何處理
–CAD數據轉換為stl輸出
–Stl數據導入STAR-CCM+，分組命名
?網格生成
–包面，網格重構
–體網格生成
?穩態計算
?除霜計算
?除霧計算
pdf文件共103頁
案例：前擋風玻璃除霜分析
分析工況：
-車窗外結冰厚度為0.5mm
-車窗除霧風管進風流速8m/s
-成員艙為簡化艙室。
-車內溫度30℃
-車外溫度-3℃
考慮車內為絕熱環境
觀察，啟動除霧風后車窗外霜層融化云圖隨時間變化情況。
分析過程：
網格劃分及分配
-.除霜除霧需要準兩部分網格:
-成員艙流體區域網格，普通四面體網格或剪裁體網格均可
-車窗玻璃區域體網格（最好制作成標準結構化網格導入StarCCM+）
-車窗網格需要對窗外和窗內分別定義邊界條件。Example:Wall in、 wall out、 wall Side。
軟件計算設置
?1）創建物理連續體 空氣的計算方程。
先選擇定常分析，制作出初步流場，在進行瞬態計算。恒定空氣密度，分離流體溫度， 湍流，k-e 湍流模型
2）設置固體連續體，命名該連續體為Glass
3）在固體連續體子目錄里選擇材料，替換材料為玻璃。
4）創建流體區域，導入體網格.msh 格式的自動創建流體區域
自動生成網格的需要先生成流體區域，再生成網格。
5）將車窗玻璃 屬性設置為 無/ 等穩態計算結束后，切換瞬態計算時候將屬性改為Glass。
流體區域之間通過 in-place 交界面連接。
固體區域和流體區域之間也通過in-plane 交界面連接
6）設置進口風量： 8m/s 溫度30 度
設置出口位置為 壓力出口 壓力為0
7） 打開求解器，將能量方程凍結。
切記等切換到瞬態度結果時候解除凍結。
8） 設置最大求解步為1000步。開始穩態求解。
3.
展開 
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[3] 周安勇，王樹桂.汽車除霜的計算流體力學仿真[J]，汽車技術.
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案例：前擋風玻璃除霜分析
分析工況：
-車窗外結冰厚度為0.5mm
-車窗除霧風管進風流速8m/s
-成員艙為簡化艙室。
-車內溫度30℃
-車外溫度-3℃
考慮車內為絕熱環境
觀察，啟動除霧風后車窗外霜層融化云圖隨時間變化情況。
分析過程：
網格劃分及分配
-.除霜除霧需要準兩部分網格:
-成員艙流體區域網格，普通四面體網格或剪裁體網格均可
幾何處理
–CAD數據轉換為stl輸出
–Stl數據導入STAR-CCM+，分組命名
?網格生成
–包面，網格重構
–體網格生成
?穩態計算
?除霜計算
?除霧計算
pdf文件共103頁
為此SAE發展了一套工業標準，包括標準的試驗過程和汽車前風擋除霜
系統的性能指標。不同的國家和不同的汽車制造商也有自己對此的標準，在國內GB11555-94對汽車的除霜系統性能做出了嚴格的規定[2] 。
部分平臺交換協議規范及數據格式.pdf
DB11T 862-2012電動汽車識別標志.pdf
GBT 17626.4-2008 電磁兼容 試驗和測量技術 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗.pdf
DB11 878-2012 電動汽車電能供給與保障技術規范動力蓄電池系統維護.pdf
DB11Z 801-2011電動汽車電能供給與保障技術規范 動力蓄電池包編碼.pdf
【國家標準】GBT24552-2009電動汽車風窗玻璃除霜除霧系統的性能要求及試驗方法標準
基于CFD 的新能源汽車HAVC 除霜模式研究[J].徐州工程學院學報( 自然科學版),2020,35(2):17-22+71.
處理復雜幾何十分迅速，可以節省大量幾何處理時間；
3、多面體網格技術：對于同一復雜幾何，采用多面體網格數量比四面體網格少，精度高，計算速度快；
4、求解速度快：對于工程應用，求解速度和準確性都很重要，其中求解速度對于優化具有重要戰略意義；
5、快速復制粘貼邊界條件和云圖等參數功能；
6、可以并聯多臺服務器，計算上億網格；
7、采用場函數代替UDF，極大簡化了編程，即使初學者也能快速掌握場函數；
8、汽車的除霜除霧采用薄體網格和除霜除霧求解器
1、問題描述
空氣和較冷的車窗表面相接觸時就會冷卻，達到水汽過飽和的時候多余的水汽就會析出。如果溫度在0°C以下，則多余的水汽就在物體表面上凝華為冰晶，這種現象稱為結霜。汽車擋風玻璃上的霜會嚴重影響駕駛員的視野，對行車安全產生危害，本案例展示STAR-CCM+除霜分析，模型如下：
2、STAR-CCM+設置
（1）選擇物理模型；本案例有空氣域（乘員艙）和固體域（擋風玻璃），因此需要分別設置空氣域的物理模型和固體域的物理模型
擋風玻璃除霜設計——對于汽車來說是重要安全性能指標，傳統方法通常采用試驗設計方法，對風道內的空氣流動情況不明，改善流動憑經驗。如果采用CAE仿真的方法，就可以了解風道空氣流動狀況，為除霜設計提供指導方向，加快除霜過程節省大量時間。以下為元王為某車企做的汽車除霜分析案例。
計算流程
汽車的中央除霜風道主要肩負著輸送分配用來溶化風窗玻璃內、外表面上的霜或冰，使其恢復清晰視野的熱空氣之任務，這對駕駛安全性至關重要。所以此段風道的主要設計點在獲得良好的風量分配比例和氣流吹拂角度和點擊點位置，使擋風玻璃和兩側車窗玻璃都能得到理想的靜態溫度和速度分布。
