汽车乘员舱升温过程中非均匀热环境下乘员热响应试验

目前汽车乘坐热舒适性的研究主要集中在乘员舱热环境方面,特别是车内流场和温度场分布规律的研究,直接针对乘员热舒适性或主观热感觉、客观热环境与主观热感觉关系的研究还较少。为探索我国南方冬季典型使用环境下汽车乘员舱升温过程中乘员的热响应,通过试验设计进行了一系列的试验研究。通过热电偶温度传感器网络获得汽车冷启动后空调升温过程中车内不同位置的温度分布和瞬态变化过程。同时对车内乘员身体9个不同部位的皮肤温度变化进行动态测量,采用美国供热制冷空调工程师学会提出的7点热感觉评价标尺对乘员头部、躯干、上肢和下肢的瞬时局部主观热感觉进行评价。最后采用数理统计方法分析了局部皮肤温度和局部热感觉之间的关系。分析结果表明,在此升温过程中车内热环境是高度瞬态非均匀的变化过程,乘员的乘坐位置对其局部皮肤温度和局部热感觉等热响应都有着显著的影响;而同一乘员的局部皮肤温度和局部热感觉,在瞬态非均匀热环境、衣服电阻和人体热调节系统的影响下,不同身体部位间也存在着较大的差异。研究表明乘员皮肤温度客观参数是评价乘员主观热感觉的有效指标,并通过分析得到实际交通环境下的乘员局部热感觉和局部皮肤温度之间的定量数值关系。应用乘员局部皮肤温度对车内通风和空调系统(Heating,ventilation and air conditioning,HVAC)参数进行了设计和控制,有利于提高乘员热舒适性和降低HVAC系统的能源消耗。     

太阳辐射下车窗玻璃特性对车内温度场的影响研究

太阳辐射严重影响着汽车乘员舱内的热环境,因此降低太阳辐射对车内热环境的干扰对提高乘员乘坐热舒适性及降低汽车能耗有着重要的作用。基于热平衡方程,对汽车乘员舱内外的传导、对流及辐射换热进行分析及理论推导,给出太阳及环境辐射对车内的传热过程的计算方法,并对在我国南方夏季典型天气环境条件下汽车的换热过程进行数值计算,分析不同传热方式对车内温度场的影响作用。结果表明,太阳辐射是车内温度场的最主要影响因素。重点讨论不同车窗玻璃特性对车内温度场的影响,得知车窗玻璃透射率对车内温度场的影响显著,选择合理透射率的车窗玻璃可以大幅降低车内温度值,从而可以在保证乘员的热舒适性的同时降低汽车空调能耗。同时评估车内物体表面辐射吸收率对其温度的影响作用,结果表明存在太阳辐射的情况下表面辐射吸收率对其自身温度的影响明显。     

室内动态/稳态热环境下外围护结构热湿传递的差异分析

通过WUFI系列软件对上海某典型房间进行建模,比较了室内动态热环境和稳态热环境下的空调负荷;并利用模拟计算的室内温湿度数据,对外围护结构热湿传递进行了模拟。模拟结果表明:动态热环境下通过墙体的湿流量比稳态工况小,空调负荷更低。     

某双层动车组中间车厢内气流场及热舒适性分析

空调列车车厢内部气流组织是研究列车内部环境的基础,满意的气流组织可使乘客获得较好的热舒适性。夏季极端环境下,以某双层动车组中间车厢为研究对象,基于非稳态k-ε湍流模型,运用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对其内部流场进了仿真计算,得到了车内速度和温度的分布,同时对风道系统进行了优化,并根据流场指标和热舒适性指标分别对车内流场和乘客热舒适性进行了分析。研究表明:对于原风道系统,速度分布不均匀且不满足流场指标;对于优化后的风道系统:速度和温度分布均匀且基本满足流场指标;有效温差分布比较均匀,大部分区域处于-1.7℃～1.1℃范围内;乘客附近区域有效温差偏大,过道上方部分区域有效温差偏小;客室平均空气分布特性指标达到80.78%,大于80%,乘客热舒适性良好。     

热环境下的金属热防护系统的动力学特性研究

研究了金属热防护系统(metallic thermal protection system,简称MTPS)在典型RLV再入热载荷作用下的动力学特性.首先,针对MTPS在热载荷作用下的动态响应问题,结合数值算例验证了有限元分析方法的可行性和正确性;其次,基于MTPS的有限元传热分析模型,计算了热环境下结构的瞬态温度响应;最后,使用有限元的分析方法对笔者建立的MTPS简化模型在热应力场和结构场耦合下的结构动力学特性进行了研究分析,给出了典型再入热环境下结构的固有振动频率随加热时间的变化曲线.计算结果发现,材料弹性模量等参数的变化比热应力场对MTPS结构固有频率的影响更大,热应力场对结构固有频率的影响最高达到10.3％的比例.     

基于CFD/CSD的TRRE排气系统气-热耦合分析

为准确预示壁面温度分布规律,建立TRRE喷管模型.基于MPCCI的气-热耦合数值模拟方法耦合流场求解器FLUENT和结构场求解器ABAQUS进行非稳态的气-热耦合数值计算.计算结果表明:对于TRRE喷管而言,为满足全速域飞行能力,某些工况不可避免产生流动分离或回流区.大部分喷管壁面温度在1000 K以上,低速通道喉道与...     

航空电子元器件稳态和瞬态热分析

应用有限元数值模拟的方法,建立了电子元件传热的数值模型,并以双列直插元件DIP为例,分析了不同对流换热边界条件下的稳态温度场、影响热点温度的因素及改善热特性的方向。针对电子元件测试的两种典型程序,分析了DIP的热响应性能。以X型电子吊舱为例,对DIP的热点温度进行了数值计算,所获得的瞬态热分析结果对DIP的热设计有重要参考价值。     

车门缝隙对车室内热环境影响的数值模拟

应用RNG k-ε湍流模型结合近壁面函数法对车室内热环境进行了数值模拟,计算采用SIMPLE算法.做温度场模拟时,考虑了自然对流的影响.介绍了加入车门缝隙后计算域几何模型的确立及复杂边界条件的处理.重点分析了车门缝隙对速度场和温度场的影响.研究结果为轿车的空调参数优化设计和车内舒适性环境研究提供有益的参考.     

高速飞行器网格翼型结构热屈曲及热模态分析

翼片结构在高速飞行过程中会承受比较大的气动力和气动热形成的复合载荷。为研究网格翼结构的工作热屈曲和热模态特性,进行了理论分析和有限元计算;得到了结构的热屈曲临界温度、均匀及非均匀温度载荷下的热模态参数;发现网格翼结构的热屈曲临界温度要高于相同外形和材料的实体平板翼结构,且高温下结构材料热物理参数对热模态的影响要大于材料弹性参数,非均匀温度载荷下的网格翼结构热模态固有频率数值与均匀温度载荷下有一定区别。     

广州典型季节居住建筑室内热环境测试分析

主要对广州市居住建筑过渡季节典型日室内的热湿环境进行了测试研究,具体对自然通风工况下室内温度、相对湿度、围护结构各壁面温度等参数进行了比较分析,并对其室内热湿环境的热舒适性进行了研究,得出影响室内舒适性的温度变化特点及频段分析,计算了平均辐射温度,为改善室内热环境的舒适性提出改进建议和措施。     

Experimental study on occupant’s thermal responses under the non-uniform conditions in vehicle cabin during the heating period

The existing investigations on thermal comfort mostly focus on the thermal environment conditions, especially of the air-flow field and the temperature distributions in vehicle cabin. Less attention appears to direct to the thermal comfort or thermal sensation of occupants, even to the relationship between thermal conditions and thermal sensation. In this paper, a series of experiments were designed and conducted for understanding the non-uniform conditions and the occupant＇s thermal responses in vehicle cabin during the heating period. To accurately assess the transient temperature distribution in cabin in common daily condition, the air temperature at a number of positions is measured in a full size vehicle cabin under natural winter environment in South China by using a discrete thermocouples network. The occupant body is divided into nine segments, the skin temperature at each segment and the occupant＇s local thermal sensation at the head, body, upper limb and lower limb are monitored continuously. The skin temperature is observed by using a discrete thermocouples network, and the local thermal sensation is evaluated by using a seven-point thermal comfort survey questionnaire proposed by American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc（ASHRAE） Standard. The relationship between the skin temperature and the thermal sensation is discussed and regressed by statistics method. The results show that the interior air temperature is highly non-uniform over the vehicle cabin. The locations where the occupants sit have a significant effect on the occupant＇s thermal responses, including the skin temperature and the thermal sensation. The skin temperaWa-e and thermal sensation are quite different between body segments due to the effect of non-uniform conditions, clothing resistance, and the human thermal regulating system. A quantitative relationship between the thermal sensation and the skin temperature at each body segment of occupant in real life traffic is presented. The investigation result indicates that the skin temperature is a robust index to evaluate the thermal sensation. Applying the skin temperature to designing and controlling parameters of the heating, ventilation and air conditioning（HVAC） system may benefit the thermal comfort and reducing energy consumption.     

基于CFD的飞机客舱热舒适性和污染物浓度分布的数值模拟

应用CFD方法建立了Boeing 737头等客舱内环境和飞机管道的三维模型,对客舱内流场进行仿真分析,模拟分析了在不同送风速度时的温度场、速度场、污染物NO2的浓度场。以客舱内的空气分布特性指标(Air Diffusion Performance Index,ADPI)作为热舒适评价依据,以客舱内NO2的浓度反映客舱的空气质量,采集所需要的数据,通过Gaussian拟合曲线法,作出ADPI、客舱内NO2浓度与送风口速度的函数关系,再建立一个综合评价热舒适性和NO2浓度分布的目标函数,最后求出目标函数取最大值时候的送风速度,这个速度可以为实际桥载空调控制中送风速度的选取提供参考。     

A320飞机客舱热舒适性的数值模拟研究

应用CFD方法建立了A320飞机头等客舱内环境和人体的三维模型,对客舱内流场进行仿真分析,分析了在不同送风速度时的温度场、速度场。以客舱内的空气分布特性指标(Air Diffusion Performance Index,ADPI)作为热舒适评价依据。在靠近人体附近的6个横截面上,采集人体头部高度的温度值和风速值,由这些采集到的数据计算客舱内的。计算不同送风速度下客舱内的,对计算结果进行描点和非线性曲线拟合,得出客舱内与送风口速度的函数关系,为客舱空调控制提供理论依据。     

内爆炸环境下舱室壁面压力测试方法

针对内爆炸热、振动干扰壁面压力测量的问题,提出了一种内爆炸环境下舱室壁面压力测试方法。对于热影响,采用一种热隔离装置,并在其中涂抹隔热油脂,降低热对传感器的影响。对于结构振动影响,采取一种隔振安装结构,抑制壁面振动向传感器的传递,并对该方法进行分析与试验验证。结果表明,该方法能够有效降低热、振动对压力测试的影响,提高压力测试精度,适用于内爆炸环境下的舱室壁面冲击波压力测试。     

基于加权PMV和EQT的改舱客机地面空调最佳送风温度

为改善飞机地面空调恒定温度送风所造成的改舱客机舱内乘客热舒适性不佳的问题,建立了改舱后的Boeing 737客舱模型,并通过实验舱对仿真模型进行了试验验证,证明了此模型的合理有效性.在此改舱模型的基础上,运用CFD技术,模拟仿真出地面空调不同送风温度下,改舱客机的风速场与温度场,且针对改舱客机空调送风口与乘客座位距离不...     

某型无人机雷达整机热设计

为了保证雷达整机在无人机舱内恶劣的温度条件下能正常工作,这里采用在前机身侧部开设“猫耳洞”进行引风的方案.文中分别从雷达装机及热耗条件、整机级/单元级布局设计、各种飞行剖面下的整机热分析、对应的流场仿真等几个方面进行具体分析和计算.实物试飞验证证明,该雷达总体热设计方案完全能满足实际装机工作要求.该种散热方法对类似设备的整体热设计有一定的参考价值.     

基于一维传热的机床热动态特性分析

以传热学的理论为基础,以机床进给系统滚珠丝杠为例子,分析了热弹性现象产生的原因及其重要特征:频率保持特性、热变形的实时和整体性以及相移特性,并通过一维传热试验进一步验证了热动态特性的存在及变化规律。认为随着时间的增长,温升-热变形之间的关系会逐渐趋近稳态,但不可能获得绝对的稳态,因此热弹性效应环是不封闭的;在传热过程中,随着传热距离的增加,温度衰减很快,近点的热弹性效环应比远点的宽。提出了热动态特性包括温度响应特性和热变形响应特性的观点,认为热弹性现象是热动态特性中热变形响应特性导致的,并定义了能描述热动态特性的特征参数。     

空调送风速度对客舱环境影响的模拟及优化

客舱内的热舒适性和空气品质对乘客的健康和舒适有重要的影响,采用计算机流体力学(CFD)技术建立A320头等舱内环境的三维模型,对夏季工况下的客舱内流场进行仿真,分析桥载空调不同的送风速度对客舱CO₂浓度场、空气龄以及热舒适性的影响。以CO₂浓度和空气龄反映客舱内空气品质,PMV-PPD作为客舱内热舒适评价依据。通过构建最优函数,得到CO₂浓度、空气龄和PMV-PPD与送风速度的函数关系,得到最优的送风速度,为桥载空调的控制及调节提供参考。     

基于人体热舒适性的某雷达方舱空调系统设计

雷达方舱内电子设备多,且具有内部结构异常、空间狭小、相对密闭等特点。若人体热舒适性欠佳,长时间处于其中的人员就会感觉疲劳,精神恍惚,心情烦躁等,人员操作的可靠性就会降低。空调系统是方舱内环控的主要设备。文中在确定空调选型的前提下,从人体热舒适性出发,着重考虑送风风道出风口的风速和风道风阻,应用数值模拟与现场试验测试相结合的方法,确定风道形式及其布局以及出风口数量。结果表明,应用该方法,方舱内温度分布均匀,出风口风速合理,热舒适性得到了明显改善。     

基于风洞模拟的车身气密性特性分析

针对中级乘用车车身气密性和车内空气流动性能进行试验和分析。这些试验是基于全尺寸风洞完成的,包括模拟静态及动态外部气流;测试涵盖了车身漏气当量孔、车身气密性及校正曲线、空调鼓风机风量测定等。