摘要：本文主要针对汽车空调风道改进展开探讨，明确了汽车空调风道改进对乘员热舒适性的影响，对影响的各个方面进行了评判和总结，并提出了一些建议和措施，希望能够为今后汽车空调风道改进工作提供参考和借鉴。
关键词：汽车，空调，风道，改进，热舒适性
前言
在汽车空调风道改进的过程中，一定要采取更加科学合理的改进措施，与此同时，对于汽车空调风道的改进，要和乘员热舒适性影响进行进一步的联系和分析，才能够确保汽车空调风道改进合理科学。
1、汽车空调发展概述
经过40余年的发展，尤其是近10年的快速发展，我国汽车空调产品的技术水平得到很大幅度提高，但其技术含量仍低于国际先进水平。我国汽车空调生产厂家20世纪80年代引进的两器生产线基本上是管带式的，而目前国际上所采用的层叠式蒸发器和平行流式冷凝器与管带式相比，同体积时可分别增加10%和5%～15%的热交换率。因此，国内汽车空调面临产品升级换代的问题。汽车空调生产也需要向专业化、规模化集中，提高生产效率。
当前从市场需求方面看，汽车空调装置应进一步降低成本，提高使用经济性。从车身制造方面看，随着车厢地板的降低以及车辆向大型化、高级化发展，需要进一步提高汽车空调各组成装置的结构紧凑性和效率；从乘客和驾驶员方面看，车内温度要合理分布，设备操作要简便，空调装置应向全季节型发展。
早期的汽车空调系统都是手动控制。近年来，随着电子计算机的普及并逐步应用到汽车空调系统，使得空调系统的控制效果日趋完善，空调设备的性能也越来越高。这种空调系统的计算机能根据车内、外环境温度和人工设定要求，自动控制压缩机开停、热水阀开度、风机转速、辅助发动机转速及各种风门的开闭位置，进行全天候的空气调节，集制冷、采暖、通风于一体，在人为设定的最佳温度、湿度及风量的情况下，该系统可根据车内人员数量及其他情况的变化进行多档位、多模式的微调，从而达到设定的最佳值，使车内始终保持舒适的人工气候环境。同时还可进行故障自诊断和数字显示以节省能源，缩短检修和准备时间。
设计汽车空调系统时，需要考虑很多因素:乘员舱内乘客头部位置的风速要均匀、平稳，气流流速大致稳定在0.15~0.40m/s之间;对于仪表板处驾驶员侧的风量比重应比副驾驶一侧稍大，大约占总共风量的52%左右;同时各个出风口风速差不应该超出2m/s的范围，否则就会出现乘员舱内温度场、速度场分布不均匀，产生旋涡，不利于乘员舱内空气更新。对空调风道进行风量分析，评价空调系统设计是否合理，对提高乘员的热舒适性具有非常重要的工程意义。
除乘用车空调外，现在不少汽车空调还是冷暖系统相互独立。今后全天候型的空调系统将在各类汽车空调上得到普及。该系统具有换气、采暖、除湿、制冷等所有功能，夏天由发动机驱动制冷系统，冬天由加热器制热采暖，其他季节，如梅雨季节则采用制冷与采暖混合吹出的温和风进行除湿，使车内换气情况达到最佳状态。
2、汽车空调风道的分析
2.1风道仿真分析
为了了解风道的具体性能，对风道分析后得到了风道的速度流线和各出口的速度分布。空调箱与风道交接区域和空调风道的中央区域存在部分的小涡流运动，这些无效的小涡流运动会对风道中的正常气流产生影响，并且会挤压空调风道内气流的流动空间，造成不必要的损失。另外，这些小涡流出现的区域风速明显较低，会对空调正常工作产生一定的负面影响。
而通过计算结果数据可以发现风道左侧的出风口出风量相对其他3个出口的出风量要小1%~3%，中央左侧出风口的流量又略大于其他3个出风口的流量。
2.2风道结构优化
一般在对空调风道结构的优化中不允许影响车内饰布置，因此本次优化保留了原始风道的基础结构，包括出风口和入口的位置、大小。大部分涡流均集中在中央出口所连接的风道内，因此对两个中央的支风道进行结构优化。
通过对风道的结构检查发现，原始风道的主风道与中央两个支风道交接处存在风道截面突然变大的情况。中央的两个支风道入口截面明显略大，而支风道的其他位置的截面相对入口处又小了很多，并且支风道的弯曲程度明显偏大。风道的截面突变，弯曲程度过大都会对空调的性能产生影响。所以优化过程中将原始空调中央支风道的弯曲处进行修改:将支风道入口处的突起缩减20mm，并且减小它突起的程度。将支风道凹进的部分突出5mm，使此处不会产生过大的弧度，将支风道上部突起圆弧部分取消，使得支风道整体截面基本保持一致。
2.3风道优化后仿真分析
经过分析得到的优化后的速度流线和出口速度。通过优化前后风道速度流线的对比可以看出，经过优化，中央支风道内的涡流大大减少，同时中央支风道截面的减小也缩减了气流流动空间，减小了产生涡流的可能。
通过对比发现优化后的风道风量分配方面有了明显的优化，各出口风量分配基本平均，而各出口的平均风速也有所改善，各个出口之间的风速差有了明显的下降。
3、乘员热舒适性分析
3.1热舒适性评价
汽车乘员舱是一个微环境，所受的热源众多，而且太阳辐射分布不均，乘员舱内的温度与速度变化梯度大，热环境非常不均匀。因此本文中选择当量温度Teq，i作为热舒适性评价指标。当量温度Teq，i包括了传热、对流换热、热辐射以及太阳辐射对人体的影响。同时该评价标准也能反应出人体的不同部位对温度的敏感度。因此该评价标准非常适合汽车乘员舱的热舒适性研究。
将驾驶员人体分为16个节段，分别对人体不同节段进行热舒适性评价。Teq，i的计算公式为：
图3带有人体模型的整车模型
通过Fluent软件仿真得出人体表面温度分布云图。优化后由于驾驶员侧的冷风风量比重增大，所以驾驶员躯干部位的温度有所降低，人体散热效果得到了改善。人体各部位热舒适性优化前相比，优化后人体各部位温度都有所降低，躯干部位温度大约下降1℃，腿部温度下降1~2℃。由此可以看出经过对空调风道的改进，人体热舒适性得到了改善。
4、结束语
综上所述，本文对汽车空调风道改进及其对乘员的舒适性的影响进行了分析，进一步明确了如何进行空调风道的改进，探讨了更加有效，更加科学合理的改进措施，希望能够为今后的改进工作提供参考。
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论文作者:欧阳嵩,宋英武,杨振波,谢运和
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/5
标签：风道论文; 乘员论文; 汽车空调论文; 舒适性论文; 空调论文; 风量论文; 涡流论文; 《防护工程》2019年第2期论文;