【雷诺】某电动汽车空调机组的仿真分析( 二 )
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图4 某电动汽车空调机组模型网格质量
2.3 边界条件的设定
由于电动汽车一般的工作环境温度在 - 20~40 ℃ 范围内 ， 空气的物理参数随温度变化范围不大 ， 因此对该车空调机组内部流动情况的研究 ， 仅考虑流场内空气的流动特性 ， 对温度场的变化情况暂做忽略 ， 计算流动工质为空气 ， 空气体积质量为 1.18 kg/m3 。 具体设置如下：
1. 总体设置：流体为空气 ， 不考虑能量转化 ， 仅作流场分析 。 计算软件为大型 CFD 商用软件 ANSYS Fluent ， 采用稳态计算 ， 湍流模型选择 Realizable k- ε 模型 ， 进出口边界条件选择流量进口、压力出口风扇 fan ， 换热器采用多孔介质模型 ， 风扇采用二维模型 。 压力速度耦合采用 SIMPLEC 算法 ， 离散格式采用 2 阶迎风格式 。
2. 进口边界条件湍流定义方法为湍流强度 + 水力直径 ， 流量进口流速设置为 6 500 m3/h ， 湍流强度为 5% ， 水力直径为 0.221 m；出口边界条件湍流定义方法也为湍流强度 + 水力直径 ， 出口压力为 140 Pa ， 湍流强
度为 5% ， 水力直径为 0.354 m 。
3. 换热器作为多孔介质模型 ， 需要通过换热器的流速和压降关系计算多孔介质模型的惯性阻力系数和粘性阻力系数 。 在 CFD 软件中 ， 多孔介质的压降公式表示为：
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根据表 1 得到换热器风速-压损曲线（如图 5 所示） ， 并拟合多项式 。 根据二次多项式前的系数和相关公式计算出多孔介质模型的粘性阻力系数和惯性阻力系数分别为 14.364 kg/m·2 s 和 0.448 kg/m3 。
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图 5 某电动汽车换热器风速-压损曲线
3 计算结果分析
3.1 仿真计算结果
图 6 示出空调机组内部气流的流线图 。 从图 6 中可以看出 ， 机组内部流线不存在间断的现象 ， 说明机组内部空气流动比较顺畅 ， 不存在速度死区 。
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图 6 某电动汽车空调机组内部空气流线图显示界面
图 7 和图 8 分别示出空调机组在中心切面前
0.6 m 处纵向截面的速度矢量图和速度等值云图 。
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图 7 空调机组在中心切面前 0.6 m 处纵向截面速度矢量图显示界面
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图 8 空调机组在中心切面前 0.6 m 处纵向截面速度等值图显示界面
从图 8 中可以看出 ， 在换热器左、右 2 个边角区域存在低速区 ， 速度为 0.98 ~1.98 m/s；在左边换热器左下侧和右边换热器右下侧区域由于存在挡板 ， 气流在该区域会形成回流 ， 回流与空调机组顶部进风相遇 ， 导致风速抵消 ， 会在换热器上方区域形成低速区 。
图 9 示出换热器表面速度分布云图 。 从图 9 中可以看出 ， 换热器进口表面速度分布并不均匀 ， 上侧部分速度较高 ， 下侧部分速度较低 。
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图 9 某电动汽车换热器表面速度分布云图显示界面
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