基于STAR-CCM+的某SUV汽车热舒适的研究

以某SUV 6座纯电动汽车为研究对象，用仿真软件对车内制冷及舒适性进行研究，考虑人体模型，采用PMV-PPD和空气龄(MAA)对乘客舱内热环境的舒适性情况进行分析和评价。结果显示，车内冷空气流速、体表温度分布在舒适的范围内。通过分析评价指标的分布情况，可以清晰地了解车内舒适性分布情况，较实验具有更节约成本、缩短时效的优势。

目前，电动汽车已经越来越受群众的喜爱，但其内部乘坐热舒适性也越来为人们所关注。现在汽车为了保证驾驶乘客驾驶安全及审美疲劳，而增大汽车车窗来开阔驾乘人员的视野，但却增大了太阳辐射，影响乘坐人员的热舒适性，甚至影响驾驶安全，所以对乘客舱舒适性研究极为重要[1]。汽车室内的舒适性主要与空气的温度、速度、质量及太阳辐射有关[2]。热舒适性在炎热和寒冷的气候表现的最为明显， 车内温度过高、过低都会影响人的舒适性[3]。

近年， 有关汽车乘客舱及空调的研究比较多， 大多在建立三维汽车模型的基础上对送风结构即参数进行研究，如文献[4] [5] [6] [7]通过建立模型，研究不同送风条件对车内的热舒适性的影响。文献[8]通过CFD 软件建立单个通风口的地上、地下两个相同有限空间内的气流运动状态，采用不同网格长度对比分析有限空间内的气流运动，得出外界的风量和风速越大，内部空气循环的越彻底。车内热舒适不能仅考虑送风结构变化对其的影响，还应综合考虑太阳辐射和人体热生理情况，文献[9] [10]考虑了人体生理热，引入PMV-PPD 等多种热舒适性指标对有限空间的热环境进行评估。

文献[11] [12] [13]综合考虑了太阳辐射和人体生理热对室内热环境的影响，通过建立仿真模型以及引入评价指标对有限空间内的空气质量和热舒适性进行评估，得出室内环境的舒适性情况。

综上所述，这些研究大多侧重于风道的改造，对于综合考虑太阳辐射和人体自身因素对热环境影响的研究很少，不能精确地反映出热环境的舒适性。因此，本文对SUV 6 座汽车内部的热舒适性进行模拟研究，并综合引入各种评价指标对车内的舒适性进行评估，具有一定的实用意义。

2. 模型的建立 2.1. 几何模型及网格划分 本文使用CATIA 软件对SUV 汽车和假人模型进行简化，简化过程中保留制冷吹面的风道，且风道密封良好，如图1 为简化后的SUV 汽车模型。然后对整车和假人模型网格划分，STAR-CCM+中，整个计算域内体网格数为850 万。图2 为假人及汽车网格模型。

2.2. 数学模型 STAR-CCM+中有自带的数值求解器，可以精确模拟车内的热舒适情况。车内空气流速较小，使用k-ε 湍流模型，内部流体可看作三维不可压缩流[14]；乘客舱内的空气为辐射透明介质，符合灰体辐射。

求解方程如下： 连续性方程： 0iiutxρρ∂∂+=∂∂ (1)