冬季夜间乘员舱内热环境及人体热舒适性研究

采用试验与数值模拟相结合的方法对冬季夜间乘员舱内热环境不均匀性进行了研究,得到不同送风模式下乘员舱内温度、速度不均匀度.接着基于Stolwijk人体热调节模型,采用Berkeley热舒适评价模型对乘员热舒适状态进行模拟,对比分析了2种送风方式下的人体热舒适性.最后通过对实际送风工况、基于相同送风焓值的等温送风工况以及基于驾驶员前方等效来流的均匀热环境工况的研究,发现在不均匀热环境下人体更易处于不舒适的状态.     

太阳辐射对乘员热舒适性影响的研究

太阳辐射对轿车乘员舱热舒适性有较大影响,在设计空调系统制冷时,应该以太阳辐射对乘员产生最大热量时的工况为依据,而在传统设计中往往采用90°太阳高度角时的辐射工况.文章通过采用RNGk-ε湍流方程和Discrete Ordinates辐射模型,结合人体各个部位的热评价机制,对某款轿车的乘员热舒适性进行了多工况数值模拟和分...     

基于热舒适性的乘员舱气流组织设计

为研究乘员舱内不同气流组织下的人体热舒适性，找出进气参数对人体热舒适性影响的规律，将Fluent计算得到的9种进气方案的流场结果作为环境参数导入TAITherm中进行热舒适性分析。同时引入面部平均空气龄和能量利用率两项指标对乘员舱气流组织进行更全面的评价。结果表明进气总量对3位乘员热舒适性和平均面部空气龄影响程度最大，1号口进气温度对能量利用率的影响程度最大。综合考虑3位乘员的热舒适性、面部平均空气龄和能量利用率3项评价指标，发现当进气总量为1 800 kg/h, 1、2号口进气温度都为22℃,1、2号口进气量比值为6∶4时3项指标均表现良好，为最优的进气参数组合。     

汽车空调送风格栅优化与乘员热舒适性改进

文章综合考虑太阳辐射以及人体散热对乘员舱热环境的影响,以汽车空调风道双叶片型出风口的水平格栅和垂直格栅的角度为设计变量,利用当量温度作为热舒适评价指标,将人体的头部、胸部、左小腿、右小腿的当量温度定义为设计目标;通过设计实验DOE(design of experiment)选取30个样本点,采用Kriging模型建立近似模型,最后利用连续二次规划法(NLPQL)对该近似模型进行优化设计。优化结果表明驾驶员上身部位的当量温度有明显降低,其中头部降低1.78℃,胸部降低1.43℃,驾驶员的热舒适性得到显著提高;同时也表明汽车空调送风格栅角度对乘员舱内流场及乘员热舒适性有明显的影响,在今后的热舒适性研究中不可忽略。     

乘员舱驾驶员位置微环境及人体热舒适分析

采用实验与数值模拟相结合的方法对夏季乘员舱内驾驶员位置的微环境及人体热舒适性进行了研究。首先通过11个不同工况分析了空调送风温度、送风速度、太阳辐射强度、太阳高度角以及环境温度对驾驶员位置不同部位微环境的影响,接着基于Stolwijk人体热调节模型,采用Berkeley热舒适评价模型对乘员热舒适状态进行了模拟,得到了各影响因素对人体热感觉及热舒适的影响程度。     

基于电机余热回收的电动汽车综合热管理系统分析

为了降低电动汽车能量消耗，提高乘员舱舒适性，该文提出一种集空调、电池预热和电机余热回收为一体的电动汽车热管理系统。进行了电动汽车热管理系统设计与理论分析，制定了整车温度控制策略。在AMESim环境下搭建了由驱动系统、电池温控系统和乘员舱等组成的整车热管理系统仿真模型，对其在不同环境温度、不同运行工况下的特性进行了仿真分析。结果表明：在冬季寒冷工况下采用正温度系数(PTC)电加热器及电机废热共同加热乘员舱的方法，降低了乘员舱PTC电加热器的使用时间，电池荷电状态(SoC)在车辆运行中的消耗降低0.20%～3.98%,整车温度控制策略有效可行。     

基于幅流风机的地铁列车乘员人体热舒适分析

为研究幅流风机在地铁列车中对乘员人体热舒适影响.以应用新型幅流风机B型地铁车厢乘员为研究对象.采用数值模拟加载Stolwijk人体生理温度调节模型结合气流不舒适指标、Berkeley热舒适评价模型对车厢乘员人体热舒适进行研究.通过实验验证仿真模型准确性,分析了车厢空调送风温度为20℃时,加载幅流风机对乘员人体微环境和各指标的影响.并对比分析了不同频率扰动场函数工况乘员各指标差异.研究结果表明:幅流风机可提高车厢流场流速和均匀度,改善车厢内气流组织,优化人体微环境热流场.加载幅流风机后,乘员整体热感觉降低了7.3％、热舒适升高了0.76％.一定范围内,随着扰动频率的升高人体热舒适下降,最优扰动场函数频率为2.75次/min.     

基于人体热舒适性评估的直升机空调通风系统优化设计

直升机座舱空间狭小、乘员密集并且热载荷大,需要引入新鲜制冷空气以满足多乘员热舒适性要求。因此,优化设计座舱空调通风系统具有重要意义。针对典型直升机座舱布局,建立了舱室和乘员三维模型。定义乘员周围温度、温度偏离、乘员周围速度、PMV和空气龄作为热舒适性评估指标;设计并计算3种不同空调通风系统布局方案,通过对热舒适性评估指标的综合比较分析,选定最优布局方案;在此基础上,采用多目标遗传算法,定义以PMV和空气龄为基础的双目标函数,对空调送风口位置参数开展仿真优化。通过分析结果数据和帕累托前沿,确定最优空调送风口位置参数,完成座舱空调通风系统最优设计。最后对仿真优化结果进行了试验研究,验证了仿真计算的准确性和有效性。     

换道工况下乘员舒适性的影响因素研究

随着自动驾驶技术研究的深入,乘员舒适性是除安全性外另一个关注重点.然而,现有研究多以传统汽车舒适性为对象,未充分考虑自动驾驶中驾驶员由于操纵权丧失而表现出的乘坐舒适性的新特征.除平顺性外,自动驾驶汽车的乘员舒适性还受平衡觉刺激和视觉刺激影响.前者由车辆行驶行为引发,后者由外部环境引发.本文设计换道工况下以平衡觉和视觉刺激强度为变量的3×3双因素混合试验,探究其对自动驾驶乘员舒适性的影响规律.通过问卷和访谈获得受试者的舒适性主观评价,利用皮肤电水平验证了主观评价结果的可靠性.结果表明:(1)乘员舒适性受平衡觉和视觉因素的共同影响;(2)随着环境视觉危险程度增大,乘员舒适性的主要影响因素从平衡觉刺激向视觉刺激转变,乘员倾向于牺牲一定程度的体感舒适性以换取视觉舒适性.     

客机驾驶舱流场CFD模拟与热舒适性分析

客机驾驶舱作为客机的操作平台,其内部的热舒适性对于飞行员的身体健康和安全驾驶有重要影响.构建了全尺寸三维仿真驾驶舱模型,根据驾驶舱的传热特点和热负荷特性,建立了驾驶舱壁面传热模型,结合运用流体力学计算软件FLUENT对驾驶舱在地面夏季工况下的流场、温度场以及驾驶员的热舒适性进行了模拟分析.分析结果表明,驾驶员周围空气的温度和速度基本达到客舱舒适度要求,但驾驶员自身的热舒适指标略微偏高.平均辐射温度过高是引起飞行员热不舒适的主要因素,通过必要的改进措施可以有效降低平均辐射温度,提高飞行员的热舒适度.     

某轿车发动机舱热流场实例研究

某轿车在进行整车冷却温度场试验时,发现其发动机舱内进气口、散热器风扇表面、转速传感器、蓄电池表面等零部件温度值均超其设计耐热极限值,为了解决这一问题,通过计算机模拟,运用流体分析Fluent软件对发动机舱进行热流场仿真分析,发现发动机舱内部流场回流严重,通过优化分析,增加泡沫缓冲块以及封堵前格栅盖板后,发动机舱内部回流现象被有效控制。     

大型客机座舱空调通风实验平台搭建及实验研究

为了研究稳态边界条件下大型客机座舱内空调通风气流组织分布,利用一架退役但功能完备的全尺寸真实MD-82型飞机建立了一个座舱空气环境实验测量平台.设计了恒温地面式空调机组为飞机座舱输送空调新风,该机组送风参数满足乘客热舒适性要求并保持恒定,同时飞机蒙皮外表面覆盖两层闭孔海绵保温材料,避免大气温度及太阳辐射对机舱内壁面温度的影响.设计了一套发热假人模型系统,用于模拟座舱真实人体散热情况下的空调工况.利用热球风速仪和超声波风速仪测量了机舱送风速度边界,利用标准水银温度计和热成像仪拍摄获得机舱热边界,为CFD模拟提供精确的边界条件.对送风条缝测量发现,机舱送风非常不均匀.     

电动汽车空调系统随机模型预测控制算法研究

为提高电动汽车空调系统的能量效率,提出一种基于马尔可夫链的随机模型预测控制算法. 热负荷扰动对空调系统的温度性能和能量效率存在较大影响,因此文中采用移动边界和集总参数方法,逐步建立了压缩制冷循环和车舱热负荷的动力学模型,建立的空调系统控制模型中包含了热负荷信息.采用马尔可夫链随机方法预测热负荷干扰,提出随机模型预测控制算法. 仿真结果表明,该算法提升了空调系统的温度性能和能量效率.      

基于寒冷环境下预制舱导热系数分析

为得到预制舱的导热系数,建立了预制舱等效模型。通过理论计算得到了预制舱传热系数,通过计算流体动力学仿真得到了舱内温度场和仿真传热系数,并得到了预制舱修正传热系数。结果表明:板块权重理论适用于预制舱传热系数计算,修正的传热系数有利于提高计算的准确性和计算效率,降低冗余成本。     

水冷换热系数的研究及平面凝固铸造的数值模拟

分别建立了喷雾冷却和平面凝固铸造的二维计算模型.根据对1070铝合金方锭末端冷却所测得的温度数据,反求出不同水压下冷却面表面温度与换热系数的变化规律,并将其作为边界条件导入平面凝固铸造的计算模型进行可靠性验证.结果表明:界面换热系数随冷却面温度的降低先升高后降低,在400K左右达到峰值.随着冷却水压的增加,换热系数的峰值和峰值对应的温度值也相应增大.铸造实验测温结果表明:所用平面凝固装置可实现凝固前沿宏观上呈平面上升,且凝固过程中铸锭各处冷却均匀;与数学模型计算结果吻合良好,说明该模型可用于平面凝固铸造工艺方案的研究.     

辐射耦合空调系统的局部热舒适实验研究及仿真分析

为研究辐射冷板与独立新风耦合系统下人体局部热舒适,以长沙某住宅小区某用户房间为研究对象,进行了实验研究;并对该热环境相关参数进行仿真分析。通过实测数据与仿真数据对比,从辐射温度不对称、室内气流分布、人体垂直温差和地面温度四个方面定量分析了辐射耦合空调系统的热舒适环境。同时,通过多表面模型与离散坐标模型模拟结果的对比,分析了两种辐射模型的适用性。结果表明:在采用辐射冷板+独立新风空调系统而且空间包含人体热源的情形下,DO辐射模型的仿真结果更接近实验测试结果;室内测试及仿真结果符合ASHRAE对局部热舒适的标准要求;利用CFD仿真方法可以对局部热舒适进行较准确的分析。     

Solar-driven high temperature radiant cooling

Solar energy is widely used as one of the most important renewable energy. In addition to the growing applications of solar PV and solar water heater, solar cooling is also considered very valuable and the related researches are developing fast because of the synchronism between solar irradiance and building cooling load. Current studies mainly focus on the high temperature solar collector technique and heat-driven cooling technique, while little concern has been paid to the transport process of cooling power. In this paper, the high temperature radiant cooling is studied as an alternative way for transporting cooling power, and the performance of the combination of radiant ceiling and solar cooling is also studied. From simulation and theoretical analysis results, high temperature radiant cooling terminal shows better cooling power transportation ability against conventional air-conditioning terminal, and its thermal comfort is improved. Experiment results indicate that radiant cooling can enhance the chiller’s COP (Coefficient of Performance) by 17% and cooling power regeneration by 50%. According to analysis in this paper, high temperature radiant cooling is proved to be suitable for solar cooling system, and out work can serve as a reference for later system design and promotion. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50876064)     

基于STAR CCM+的拖拉机发动机舱三维仿真分析

因为拖拉机作业环境恶劣承受负荷大产热量高等问题,所以对拖拉机的外形,机舱内零部件布置,以及系统内单体性能都有着特殊而又严格要求,从而优化和解决拖拉机工作时所出现的上述问题,与此同时改善整机的动力性、经济性、和排放性等其他重要参数指标。本文利用star-ccm+软件建立某款拖拉机整车三维数值模型,通过计算获得舱内压力、速度、温度分布云图,进而分析得出拖拉机在工作时动力机舱内冷热流场分布情况。仿真结果表明：发动机舱内零部件布局合理,舱内气流平顺,无明显热流囤积,冷却系统各单体流场分布合理。