基于CATIA,STAR-CCM+的商用车除霜布置方法

李小登

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

基于CATIA,STAR-CCM+的商用车除霜布置方法

李小登

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

目前国家尚无商用车除霜相关标准法规，我司企业参照《GB 11555-2009 汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方法》。文章介绍了一种商用车除霜布置方法，该方法充分利用CATIA，STAR-CCM+两款软件，在项目前期无实物情况下通过调节风道燃烧点，快速解决除霜问题。保证后期试验顺利通过，在保证产品品质情况下大大缩短开发周期并节约开发成本。

商用车；除霜；燃烧点

引言

商用车在除霜领域尚无强制国标，我司参照《GB 11555-2009 汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方法》，该标准要求试验开始20min，A区除霜80%，开始25mn，A’区除霜80%，开始40min，B区除霜95%。但是商用车目前市面上很少有车型能满足该标准。

1 未达标原因分析

影响除霜效果的主要因素有两个：a）风速及风速分布；b）风温大小。本文调研3款车型风温均能达到目标要求，导致除霜未达成的主要原因是风速计风速分布不合理。而影响风速及风速分布的主要原因有：a1）风道燃烧点（出风中心线与玻璃内表面交点）Z向高度；a2）出风方向与前风窗夹角；a3）风量Y向分布；a4）风道光顺性。本文主要从这三个要素出发对风道设计进行约束。

2 主除霜风道设计

2.1 燃烧点Z向高度确定

图1 标杆车主风向

图2 本文主风向

燃烧点Z向高度是燃烧点相对于B区的距离，前期调研的商用车标杆车燃烧点位于B区靠下180mm处（见图2），但是除霜分析效果不佳。本文定义燃烧点为AB区之间靠下1/3处（见图1）。

采用对比分析得出结论，燃烧点位于AB区之间1/3处除霜效果远高于标杆车效果。

图3 除霜对比结果

2.2 出风方向与前风窗夹角确定

商用车仪表板X向深度布置十分有限，因此除霜风口距离前风挡玻璃距离一般在最大仅能做到90mm左右，由于要求除霜夹角一般在20-35度之间，为了达到最低要求角度，除霜风口距离前风挡玻璃距离要做到布置结构最大值。得到除霜Z向高度及X向深度后，保证风道至少45mm直线段送风段，然受连接送风段下端与空调送风口得到风道Y0平面布置方案。

3.3 确定风量Y向分布

首先确定一平面X（平行于YZ并通过除霜风道Y0中间点），然受将风窗玻璃ABC区域投影到平面X上，将AB区沿Z方向平分为4个区域，连接最下区域左上点与空调送风口左边点，得到除霜风道左边界，同样方法得到除霜风道右边界，最后将玻璃风窗左边区域4等分，将左侧风道4等分。分别连接4个等分点得到左侧除霜扰流片初步布置方案，同理得到右侧除霜扰流片布置方案。

图4 风向Y向分布图

3.4 主除霜风道光顺设计

根据已定义的除霜风口及风向，延伸出除霜风道，风道设计时保证圆滑过渡，直线导风段距离大于 40mm，转弯角度大于 100°，转弯半径大于 50mm。保证风向与设计值一致。绘制扰流片时，可以调整左侧扰流片最下点更靠下，保证C区除霜效果更佳，具体调整量需要结合CAE计算结果确认。

图5 主除霜风道3D设计

4 STAR-CCM+瞬态分析确认

从CATIA中导出IGS格式的数据，导入至Hypermesh中，进行前处理，得到一个封闭空间的计算域，网格生成后导入 STAR-CCM+后直接生成计算所需体网格，最终得到网格数量约150万。计算介质为空气，环境大气压力P=10132.5 Pa，温度 T=300K，空气密度ρ=1.225kg/m3k，空气黏度μ=1.7894×10-3N.s/m2。压力-速度耦合采用 SINMPLE方法，采用高雷诺数k-ζ湍流模式和non-equilibrium wall functions壁面函数。分析除霜情况，分析显示，20min，25min，40min后目标区域除霜达标。符合设计要求与预期。

5 结论

应用文中论述的除霜设计方法，辅以CFD分析对某车型仪表板风道侧除霜性能进行设计模拟和优化，找出最优方案，最终模型风量分配基本符合流量分配的技术要求，为后期实车验证提供了有利的前期保障。

[1] 诸元杰.除霜性能CFD分析.[J]汽车零部件.

[2] 汽车除霜性能CFD分析.[J]中国仿真科技论坛电子期刊 No.8.

Based on CATIA, the star-ccm + commercial vehicle defrosting method

Li Xiaodeng
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

There is no regulation or standard on defrost of trucks in China.We design our duct and do experiment refer to‘GB 11555-2009’ .We introduce a method of solving this issue in the article.We make advantage of CAITA and STARCCM+ two software and solve the issue by adjusting flame point without any components.We can archive the class I goal at least cost in shortest time.

TRUCK; DEFROST; FLAME POINT

CLC NO.: U461.9 Document Code: B Article ID: 1671-7988 (2017)12-28-02

U461.9 文献标识码：B 文章编号：1671-7988 (2017)12-28-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.010

李小登，内外饰工程师，就职于江淮汽车技术中心。