HVAC
關注創建者：我愛汽輪機仿真 創建時間：2023-06-25
HVAC的視頻教程
catia為線路、電纜、管路和 HVAC 系統創建學科特定的智能原理圖
Systems Schematic Engineer catia為線路、電纜、管路和 HVAC 系統創建學科特定的智能原理圖 1、定義并連接電氣和流體系統原理圖，以獲得完整的詳細系統定義 2、在原理圖內自動捕獲屬性和技術 3、使用業務智能規則分析原理圖設計的連接和質量，并確保與3D設計同步
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catia為線路、電纜、管路和 HVAC 系統創建學科特定的智能原理圖
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【專題課程】ANSA For CFD從入門到精通(完結)
乘員舒適性—汽車座艙帶假人調整模型三維網格劃分 ?案例13：基于多體方法的HVAC空調出風口CFD自動多CASE網格劃分 ?案例14：CFD二次開發案例-無人機自動CFD網格劃分 Wonderful仿真系列課程： 1.
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HVAC的實例教程
本文通過對HVAC 進行研究，采用雙層流HVAC 結構，從而降低汽車電能消耗及油耗。
1 概述
HVAC 是安裝在儀表臺下具有加熱、通風和空氣調節功能的單元，通過吸入內氣或者外氣，經過蒸發器和暖風芯體將其調節成設定溫度，吹入駕駛室內，起著向乘客提供舒適環境的重要作用[1]。作為汽車空調的核心部件，HVAC 結構設計的優劣直接影響空調系統的性能和用戶體驗。現有的汽車自動空調系統都設置有外循環和內循環送氣，但是無論是單獨的外循環還是內循環都存在一定的弊端。如外循環內耗大，且在重污染地帶會吸入污染；而內循環則吸入新鮮空氣少，不是很健康。如何在保證乘客舒適性的前提下，通過調節內外進風的混風比例，更多地利用車內處于比較舒適溫度的空氣參與換熱，來實現降低能耗的需求，一直是汽車空調工程師攻關的課題。北方冬季行車，車窗易起霧起霜，必須開啟外循環+ 除霧模式。車外冷空氣經過暖風芯體加熱后給車內提供熱空氣，需要消耗較大熱量。對于燃油車，在氣溫較低時需要較長時間車內才能達到舒適溫度；對于電動車，需要消耗更多的電量用于整車的采暖，從而降低整車續航里程[2-3]。如果能從HVAC 結構上進行優化改進，合理利用車內空氣余熱，將可以進一步降低能量消耗，達到降低油耗或電量的目的。雙層流HVAC 則具備同時導入內氣和外氣的功能。下面將對雙層流HVAC 的結構及其性能進行闡述。
2 雙層流HVAC 結構說明
雙層流HVAC 與常規HVAC 相比具有不同的進風箱和分配箱，可以實現內外氣同時導入。
2.1 雙層流HVAC 結構
雙層流HVAC 進風箱分為上下2 個葉輪，其中上部葉輪可以導入新鮮外氣，下部葉輪可以導入車內的內氣。低濕度的外氣通過外循環風門，經上層葉輪流入DEF 風道吹出。車內的內氣通過內循環風門，經過葉輪內部導流槽進入下層葉輪，由吹腳風道吹出。
展開 【摘要】汽車空調HVAC的內部氣流受到設計結構狀態干擾時，其流向、狀態、壓力等流場形態會發生改變，并且會對HVAC風量、噪聲品質等產生影響，進而降低用戶的舒適性體驗。文章運用CFD分析方法對某款車型空調HVAC在設計開發階段遇到的進風風量降低、葉輪氣動噪聲、蝸殼氣流噪聲3個問題進行設計仿真，通過仿真分析結果針對氣流干擾部分的結構進行了改善，利用試驗對改善方案進行對比驗證，證明了CFD仿真方法分析的有效性，為空調HVAC在設計階段的流場性能改善、NVH風噪改善及數據定型提供了有益的參考。
CFD（計算流體力學）技術具有成本低、周期短、可重復等優點，適合在前期指導汽車空調通風系統的設計，因此CFD仿真分析在汽車空調設計階段非常重要。邢陽等人采用SST兩方程模型通過數值仿真分析指導空調HVAC（供熱通風與空氣調節）結構優化設計，通過調整蒸發器進氣前段結構（臺階與擋風筋）使蒸發器通風面速度均勻性指標EAPI得到提升，結果顯示對單體制冷量的利用率的提高有較大的作用，同時蝸殼擴壓段有效擴壓會增加風機風量，有利于空調HVAC整體性能的提升。吳金玉通過FLUENT對某款車型的HVAC及風道內部的速度場和壓力場進行CFD分析，評價HVAC的結構設計是否合理，空氣流過時是否會產生偏流或渦旋等不利現象，分析風道內部結構對風量分配和送風量的影響并提出優化方向。葉立對HVAC制熱除霜模式進行CFD模擬分析，并將模擬結果與實驗結果進行對比，結果相互吻合。通過分析模擬結果的流線、速度和壓力圖，針對蒸發器及蒸發器前流道與進口位置進行結構優化，優化后流場均勻性及渦流問題得到有效改善，空調除霜效果得到增強，同時能耗有所下降。
上述分析表明，運用仿真技術能夠對空調HVAC結構優化設計提供重要的幫助。
展開 環境三：汽車的大部分內飾
我們將考慮從您的耳朵到HVAC管道出口附近的環境。你可能會想得很簡單，一個簡單的聲波從出口順暢地傳播，直到你的耳膜輕松的擋住它。在消聲室里可能是這樣，但你是在一輛車里。其他聲波會干擾HVAC波，軟表面（如座椅）會吸收聲音，而硬表面會反射聲音。如果這些反射與初始波同步，它們會放大聲音，但是如果它們的波形發生變化，它們會減弱原始聲音。這些都是工程師需要考慮的因素。
由于這三種環境需要不同的技術和可能不同的工程師來處理它們，我們將分三個步驟來研究它們。
步驟1：計算HVAC管道中的氣動聲場
在CFD軟件中計算HVAC管道系統的空氣動力學，以及來自HVAC管道出口的氣動聲源生成和近場傳播。采用這種解決方案時，在聲學傳播中可以忽略艙內效果。具有大渦模擬（LES）和擾動對流波方程（PCWE）的時域解決方案可用于此計算。
這簡化了噪聲源計算，因為不需要將座艙域添加到流量計算中。更重要的是，可以在頻域解決方案中更好地定義艙內聲學特性，如吸收表面和多孔域，而在時域中計算流動和近場聲學。
該解決方案還可以在沒有座艙的自由場中給出觀察者位置的聲學響應，模擬類似于HVAC管道定位在消聲室而不是汽車座艙中的環境。
“步驟1”在各種工作流程中很常見，對于無法得到汽車座艙模型的HVAC制造商來說很有用。然而，對于也可以將機艙納入聲學領域的整車OEM廠商，可以考慮混合解決方案。使用相同的源域計算，這種混合解決方案不需要大量增加“步驟1”的開銷，并將提供流信息。
展開 設計人員希望設計出能提供舒適環境的鐵路客車，在過去，西門子工程師大約耗費四個月時間在氣候風洞中測試鐵路客車，以驗證供暖、通風和冷卻(HVAC)系統的設計。現在，他們可在建造第一節車廂之前利用計算流體動力學(CFD)軟件對設計進行驗證，從而將測試時間與成本減少高達50%。
“西門子工程師的設計一次性成功，有望將風洞測試的工作量減少50%，相當于縮短兩個月的時間。”
過去，為設計出滿足這一標準的最新客車車廂的HVAC系統，我們需要在氣候風洞中花費四個月的時間對HVAC系統設計進行測試和修改，僅租賃費每天就要花費數千歐元。此外，由于列車交付期限緊迫，仿真時間十分受限。
在過去幾年里，西門子工程師成功利用 Ansys Fluent CFD 軟件對完整的鐵路客車進行了準確的仿真，得到的詳細結果與物理測量結果極為吻合。而獲得仿真結果所用的時間僅為測試所用時間的幾分之一。與以往相比，工程師能夠評估更多的設計迭代，并且總會得到出色的HVAC性能。
雖然鐵路客車仍須進行測試，以驗證是否符合該標準的要求，但是最新產品的測試時間已經縮短了50%，既節省了大筆的風洞租賃費用，又額外節約了相當可觀的人員和設備成本。
供暖、通風和冷卻(HVAC)系統設計挑戰
歐洲標準在城際鐵路客車的氣候控制方面規定了廣泛而且頗具挑戰性的要求。內部平均溫度只能在設定溫度的+/-1攝氏度之間變化。
展開 車內空調系統（HVAC system）模塊的研發主要在于氣流通道的優化及熱交換性能的改善。凸輪機構是其中一個重要組成部分，能夠達到使氣流在乘客區擴散的要求。通常為凸輪機構的預留空間會受到封裝的限制，也會考慮到重量，噪音及成本的約束。因此需要在氣流輸出口的面板上的控制端設計一個突起的旋鈕，如圖所示。在這個旋鈕上施加一定力矩可以控制其狀態的切換。這個力矩的大小嚴重影響著整個系統的質量，為了能夠保證在控制端的一個較小而平滑且有效的力矩輸出，研究對機械裝置的影響，傳統的剛體機構建模已經不能滿足要求。本案例采取了samtech 有限元柔性體建模方法，為此類問題提供了一種可靠的解決方案，案例的主要組成部分分為：
The main parts ofthe study are:
? Preparation ofthe complete mechanism.
? FEA simulation(kinematics, large displacements / rotations, contact
& friction)with SAMCEF/MECANO “Structure & Motion”
? Correlationbetween bench measurements and theoretical values.
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芯片公司負責制造芯片，服務器與網絡供應商負責構建使用這些GPU的系統，其他供應商則生產供暖、通風和空調（HVAC）系統、電力調節與變壓系統、安防系統等。
AI數據中心的設計人員可以使用Ansys TwinBuilder——基于仿真的數字孿生平臺，整合其他制造商和供應商提供的組件和設施的仿真模型，以創建數據中心的數字孿生。
TWS采用敏源高精度數字溫度芯片-MTS4對加熱電阻產生的溫度陣列進行測量，通過不同風速時的溫度差去算法擬合出風速，具有體積小、成本低、響應速度快等優點，廣泛適用于智能樓宇、HVAC暖通空調、工業除塵系統風壓監測、智慧農業大棚通風控制等場景。
從事熱管理、暖通空調（HVAC）、能源系統或流固耦合領域工作，計劃將 OpenFOAM 仿真技術應用于實際項目的專業人士。
5. 對多區域仿真、熱源項設置及有限面積法（FA）等高級數值方法感興趣的學習者。
6. 愿意通過分步學習掌握 OpenFOAM 工作流，并能夠復現、定制仿真算例的人群。
車輛NVH、振動噪聲控制在車輛車身開發、動力系統、暖通空調（HVAC）系統等領域的有重要應用。聲學分析需要考慮聲固耦合或聲輻射技術，因為涉及到內場的聲固耦合分析或外聲場的輻射聲功率計算，雖然封閉聲場可以基于模態法減少計算時間，外聲場可以采用格林法或聲傳遞函數等方法減少計算時間，但是，聲學網格分網、聲固耦合計算還是要花費更長的計算時間，造成企業需要更大的硬件資源和更長開發周期。
? 跨工具協同能力：與一維CFD軟件Flowmaster深度聯動，實現部件級（3D）與系統級（1D）仿真互補，為電池熱管理、HVAC等復雜系統提供全流程解決方案。
（3）應用范圍廣泛
紅外高溫計可用于醫療保健、工業應用、HVAC（供暖、通風和空調）、食品安全等領域。具體示例包括監測體溫、檢測電氣系統中的熱點、評估機械設備、發現絕緣故障以及確保食品安全。
參考案例-氣動聲學-Ffowcs Williams-Hawkings：聲音傳播
參考案例-氣動聲學-Lighthill 波與擾動對流波建模：簡化 HVAC 管道
6. 其他重要應用
· 除霜除霧 (Defrosting & Demisting)：模擬前擋風玻璃和側窗的除霜除霧過程，確保在法規規定的時間內清除視野盲區。
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應用場景：
工業自動化
電表、水表等
加熱、通風和空調環境系統(HVAC
虛擬風扇模型計算HVAC風量
下圖所示汽車空調實驗狀態下，開到大風量，人耳處的聲壓級SPL曲線。小于1000Hz噪聲的主要貢獻來自管路系統和聲腔模態，1000Hz以上的峰值來自葉輪的BPF，其貢獻量被寬頻噪聲所掩蓋。
空調噪聲的實驗曲線
采用動網格Rotating Blower模型和虛擬風扇Virtual Fan模型均捕捉到了空調管路系統的寬頻噪聲。
