除霜系統
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-04
除霜系統的實例教程
摘要：汽車空調除霜性能對汽車駕駛和交通安全起著重要作用，文章基于STAR-CCM+通過CFD方法對某重型卡車的空調除霜性能進行分析，找出除霜系統的優化方案。通過對除霜系統出風口位置、出風口格柵結構、風管管道及出風格柵方向進行優化設計改進，除霜性能在-30°得到改善與提升，最終得到滿足設計要求的除霜系統。
關鍵詞：STAR-CMM+;除霜系統;CFD;風量分配;優化設計;
引言
在寒冷天氣下，當車內空氣和寒冷車窗表面接觸時，空氣中的水分受溫度降低的影響飽和析出，形成水汽。當空氣溫度下降到零度以下時，水汽就會在玻璃表面凝華產生冰晶，汽車擋風玻璃上冰晶凝結形成的冰霜會嚴重影響駕駛員視野，對行車安全產生危害，因此如何快速除霜對行車安全至關重要。GB11555—2009對汽車除霜系統性能和試驗方法做出了嚴格的規定（M1類汽車強制執行）。參考此標準，重型卡車一般要求試驗開始20 min后，A區域需完成80%除霜；試驗開始35 min后，A區域需完成100%除霜，B區域需完成95%的除霜，如圖1所示。
圖1 除霜A、B區域劃分
基于重卡的傳統除霜系統設計主要采用經驗設計方法，待樣車制造完成后，利用試驗核查其實際性能效果，費用高，設計整改周期長。本文通過STAR-CMM+軟件以及CFD數值模擬技術，在某重型卡車的研發過程中，對空調的除霜性能進行前期理論分析，對除霜風道、格柵出口面積及角度等關鍵部位進行分析和優化，使整車的除霜性能大幅提升，且優化結果在實車中得到了有效驗證。
1 空調除霜風道CFD仿真分析
1.1 基本理論
在STAR-CCM+中擋風玻璃和側窗玻璃的除霜模擬包括兩個過程：整個除霜計算域內的流場穩態計算和除霜過程的瞬態計算。
展開 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。考慮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。根據劃分網格的重要性，不同的表面在 Hypermesh 中分成不同的組，導入到 ICEM-CFD 后會分成不同的 Family。
2.2 網格生成
在本次分析中，采用 ICEM-CFD 劃分 CFD 體積網格，如圖 3 所示。
展開 汽車空調除霜性能對汽車駕駛和交通安全非常重要，文章用ＣＦＤ方法對某輕卡駕駛室除霜風道除霜性能進行了分析，對其進行了風道出口的流量分配、出口段的速度場與壓力場求解，得出了除霜風道各出風口的風量分配。根據ＣＦＤ分析結果，對除霜風道進行了改進，最終得到了滿足設計要求的除霜系統。關鍵詞：除霜風道；網格；數值模擬；ＣＦD
%90和模擬技術在某輕卡風道設計中的應用.pdf
NHTSA表示，在觸摸屏無法工作的特斯拉汽車中，因車輛聲響、駕駛員感知和警報等功能可能會失效，會對駕駛員輔助駕駛系統和轉向信號功能帶來影響，且自動駕駛等系統丟失警報“增加了發生事故的風險，因為司機可能沒有意識到系統故障”。此外，觸摸屏故障會導致司機無法使用擋風玻璃除霧和除霜系統，可能會降低在惡劣天氣中的能見度，增加事故風險。
NHTSA指出，特斯拉已經進行了幾次空中升級（OTA），試圖緩解一些問題，但這些更新是不夠的。NHTSA稱，關于此故障，其在去年11月收到12,523索賠和投訴，并且有部分投訴稱，若保修期到期，特斯拉要求車主支付更換費用。
-END-
展開 汽車空調產業是一個交叉學科，是多技術結合體，其系統性能受多方面因素的影響，是消費者在車內最直接的感受。開空調產生的各種NVH問題直接影響著在車內的舒適感（主觀感受），影響到整車NVH技術水平。
為了能更好的分析和解決空調系統的NVH問題，提高整車品質的保證，滿足企業的研發技術需求，特邀請汽車NVH領域的資深專家為本次培訓系統授課，同時針對現場提出的相關問題分享演講者在此方面的經驗體會。
時間地點
時間：4月19- 21日
地點：蘇州（具體地點培訓前一周通知）
參加對象
本課程可作為汽車研發工程師技術更新和升級的重要課程，適合國內汽車制造企業技術中心、
整車開發部、NVH試驗、仿真工程師；空調系統NVH工程師及空調開發設計工程師等。
培訓目標
1、通過本課程，掌握汽車暖通空調系統的工作原理和NVH性能要求
2、促進學員認同NVH的重要性和專業性，有信心將本職工作做好，有信心把問題解決掉
3、幫助學員熱愛本職工作，樹立對工作的責任心和職業素養，在工作中能發揮專業技能
4、感謝學員對授課質量的評估及反饋意見，促進對教學內容進一步更新提高
主講專家
某專家：上海交通大學博士，某自主品牌汽車研究院高級技術專家。具有20年從事汽車振動噪聲（NVH）、空調（HVAC）技術研發及團隊管理的工作經歷。發表過多篇論文，獲得過多項杰出成果, 包括直流變頻空調國際領先成果，SUV汽車NVH開發，冷凍系統和自動除霜系統專利，壓縮機和風扇降噪技術。曾主持整車NVH性能開發，熱管理系統相關NVH開發，冷凍和空調系統全項目開發和管理。善于解決空調和冷卻系統的NVH難題。現在負責汽車熱管理系統的NVH開發工作，致力于熱管理系統NVH的正向開發。
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日產聆風LEAF的整車控制器原理圖如下圖所示，它接收來自組合儀表的車速傳感器和加速踏板位置傳感器的電子信號，通過子控制器控制直流電壓變換器DC／DC、車燈、除霜系統、空調、電機、發電機、動力電池、太陽能電池、再生制動系統。
冬季制熱運行時, 車外換熱器 (蒸發器)溫度可能低于室外空氣的露點溫度, 從而導致 結霜現象, 當霜層太厚時需要進入除霜模式, 除霜模式 的系統流程與夏季制冷模式一致. 乘用車除濕工況時, 空調風系統先經過車內蒸發器降溫, 將空氣中的水蒸 氣凝結排出, 再經過車內冷凝器加熱回溫后送回車室 內, 達到除濕的目的.
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
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【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
此外，觸摸屏故障會導致司機無法使用擋風玻璃除霧和除霜系統，可能會降低在惡劣天氣中的能見度，增加事故風險。
NHTSA指出，特斯拉已經進行了幾次空中升級（OTA），試圖緩解一些問題，但這些更新是不夠的。NHTSA稱，關于此故障，其在去年11月收到12,523索賠和投訴，并且有部分投訴稱，若保修期到期，特斯拉要求車主支付更換費用。
發表過多篇論文，獲得過多項杰出成果, 包括直流變頻空調國際領先成果，SUV汽車NVH開發，冷凍系統和自動除霜系統專利，壓縮機和風扇降噪技術。曾主持整車NVH性能開發，熱管理系統相關NVH開發，冷凍和空調系統全項目開發和管理。善于解決空調和冷卻系統的NVH難題?，F在負責汽車熱管理系統的NVH開發工作，致力于熱管理系統NVH的正向開發。
6、四通閥換向逆向除霜
四通閥換向，制冷系統原來的高低壓部分切換，四通閥動作后，系統由正常制熱循環方式切換到除霜循環，系統中各點的制冷劑狀態是一個動態變化過程。與制冷系統在平衡狀態下啟動的動態變化過程不同。
根據ＣＦＤ分析結果，對除霜風道進行了改進，最終得到了滿足設計要求的除霜系統。關鍵詞：除霜風道；網格；數值模擬；ＣＦD
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