乘員表面溫度分布和乘員艙熱舒適性的模擬?

周 勝，付海明

前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，汽車也逐漸走進(jìn)普通百姓家庭，汽車在人們?nèi)粘Ｉ钪幸苍絹?lái)越重要，而人們?cè)谫?gòu)買轎車時(shí)，從最開始關(guān)注轎車的機(jī)動(dòng)性能、安全性逐漸轉(zhuǎn)變到轎車的舒適性、休閑性。在炎熱的夏天，特別是在某些城市，室外溫度很高，再加上轎車自身發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱，如果不開空調(diào)，轎車乘員艙內(nèi)的溫度會(huì)達(dá)到50℃，在此高溫條件下，人體會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的不舒適感，并且注意力和體力都會(huì)降低，這對(duì)駕駛員是非常危險(xiǎn)的。因此，在轎車的設(shè)計(jì)中，有必要對(duì)轎車空調(diào)進(jìn)行數(shù)值模擬分析。為了準(zhǔn)確而又簡(jiǎn)便地模擬轎車內(nèi)人體溫度分布，需要對(duì)模擬模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。人體邊界條件很復(fù)雜，涉及到人體熱調(diào)節(jié)機(jī)制和出汗等多種問(wèn)題，選擇恰當(dāng)?shù)哪M邊界條件對(duì)簡(jiǎn)化模擬模型至關(guān)重要。

多年來(lái)，科研人員不斷優(yōu)化模擬研究，讓乘員艙內(nèi)熱舒適性的研究更加準(zhǔn)確。1999年，陳江平教授建立了空調(diào)轎車內(nèi)空氣流動(dòng)及其與車身耦合傳熱的數(shù)學(xué)模型，將人體設(shè)置為常熱流邊界條件，對(duì)多種轎車室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行了數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，驗(yàn)證了理論模型的可靠性[1]，并且此后的國(guó)內(nèi)研究在人體熱邊界條件的處理上基本上都是采用這一方法；在2001年，F(xiàn)iala等人建立了一個(gè)多段的被動(dòng)系統(tǒng)來(lái)模擬人體與環(huán)境之間的熱交換，主要包括人體的出汗、顫抖和血管外圍擴(kuò)張3種調(diào)節(jié)反應(yīng)，并利用26個(gè)單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)在不同情況下激起這些反應(yīng)，回歸分析得出皮膚和頭部的核心溫度非線性地影響這些調(diào)節(jié)，并將實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果對(duì)比來(lái)驗(yàn)證調(diào)節(jié)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性[2]；2013年，Allen等人利用預(yù)測(cè)人體核心溫度隨時(shí)間變化的人體溫度調(diào)節(jié)模型來(lái)模擬分析人體熱舒適性，并評(píng)估了在模擬預(yù)測(cè)人體熱舒適性時(shí)考慮生理差異的重要性[3]；2015年，Dixit等人驗(yàn)證并簡(jiǎn)化了計(jì)算血管收縮、肌肉顫抖和出汗等運(yùn)動(dòng)產(chǎn)熱的人體生物熱方程，并將簡(jiǎn)化方程設(shè)置為CFD模擬時(shí)人體熱邊界條件，證明簡(jiǎn)化方程可獲得更全面的熱舒適性評(píng)價(jià)[4]。

國(guó)外研究對(duì)邊界條件的處理大部分過(guò)于復(fù)雜，而在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的條件下，很多研究者的研究條件根本無(wú)法達(dá)到國(guó)外的水平，因此需要進(jìn)一步的簡(jiǎn)化，雖然文獻(xiàn)[1]中人體熱邊界條件得到了大量的利用，但是該條件默認(rèn)人體傳熱是一常量，需要對(duì)不同情況下人體傳熱量有很好的估計(jì)，因此設(shè)置起來(lái)也需要大量的試算，并且環(huán)境是瞬變的，在簡(jiǎn)化的同時(shí)還需要考慮環(huán)境因素的變化。

基于前面的研究，本文中分析了第二類和第三類邊界條件設(shè)置對(duì)人體表面溫度分布模擬的影響，在考慮重力作用、乘員散熱和太陽(yáng)輻射的影響下，采用RNG k-ε湍流模型及S2S(面輻射)模型，模擬轎車乘員艙的熱環(huán)境，利用PPD-PMV和PD(吹風(fēng)感)模型來(lái)分析乘員艙內(nèi)駕駛員的熱舒適性，此模擬結(jié)果可為實(shí)際生活中轎車空調(diào)工作工況的選取提供指導(dǎo)作用。此外，本文中的研究只考慮熱中性情況，極端情況下的研究將會(huì)在后續(xù)研究中補(bǔ)充。

1 模型的建立

1.1 轎車物理模型

轎車形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，但在數(shù)值計(jì)算中主要是反映總體結(jié)構(gòu)的特性，且乘員艙內(nèi)空氣流動(dòng)為低速流動(dòng)，一些細(xì)微結(jié)構(gòu)對(duì)流體的流動(dòng)影響很小，因此本文中對(duì)乘員艙結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行如下簡(jiǎn)化:(1)簡(jiǎn)化車門和內(nèi)飾的細(xì)微結(jié)構(gòu)，前排和后排座椅簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單幾何體；(2)轉(zhuǎn)向盤體積相對(duì)較小，計(jì)算中予以忽略，簡(jiǎn)化儀表板的細(xì)微結(jié)構(gòu)；(3)除霜出風(fēng)口風(fēng)量較小，且啟用時(shí)間有限，故在計(jì)算中忽略除霜的影響。

用于計(jì)算的幾何模型利用CAD軟件建立。建立的幾何模型、人體姿勢(shì)、出風(fēng)口和送風(fēng)口、窗戶等布置如圖1所示。

圖1 轎車和人體位置的CAD圖示

其中有3個(gè)200mm×200mm的送風(fēng)口，2個(gè)分布在儀表臺(tái)兩側(cè)，1個(gè)分布在儀表臺(tái)中心，1個(gè)120mm×100mm的出風(fēng)口分布在副駕駛室下側(cè)，頂部中心的天窗尺寸是830mm×400mm，前后窗的面積分別是1360mm×660mm和1360mm×580mm。人體模型的身高是 175cm，體質(zhì)量 65kg，身體的表面積是1.78m2，年齡23歲，其表面積計(jì)算公式在下文將會(huì)提供。計(jì)算中僅考慮駕駛員單獨(dú)駕駛的情況，其他座位均無(wú)乘員。人體和轎車不同部位的材料以及物性參數(shù)如表1所示。

表1 主要部件物性參數(shù)及表面性質(zhì)

1.2 數(shù)學(xué)模型

在研究中利用數(shù)值計(jì)算來(lái)模擬乘員艙內(nèi)流場(chǎng)和溫度的分布。采用ANSYS系列軟件來(lái)進(jìn)行溫度場(chǎng)、流場(chǎng)的模擬與分析。由于車室內(nèi)的空氣流速相對(duì)較小，在模擬計(jì)算中空氣密度基本保持不變，因此將車室內(nèi)的空氣視為三維不可壓縮流。對(duì)車內(nèi)流場(chǎng)模擬時(shí)應(yīng)用較多的是RNG k-ε湍流模型[5]，該模型可以更好地處理高應(yīng)變率和流線彎曲程度較大的流動(dòng)，在室內(nèi)流場(chǎng)模擬和氣流組織方面有較高的準(zhǔn)確性，采用的模型符合對(duì)數(shù)定律，進(jìn)行如下假設(shè):(1)駕駛艙內(nèi)空氣為不可壓縮流體，且符合Boussinesq假設(shè)，即認(rèn)為僅在動(dòng)量方程的浮力項(xiàng)中密度隨溫度變化，其它方程的其它項(xiàng)中認(rèn)為密度是常數(shù)；(2)車室內(nèi)雷諾數(shù)雖然很小，但還是超過(guò)了臨界雷諾數(shù)，因此當(dāng)作湍流來(lái)計(jì)算；(3)轎車乘員艙的氣密性良好，不考慮空氣泄漏；(4)認(rèn)為轎車內(nèi)的空氣為輻射透明介質(zhì)，并且認(rèn)為流體的湍流黏性為各向同性；(5)車內(nèi)的流動(dòng)和傳熱視為穩(wěn)態(tài)過(guò)程。

基于以上假設(shè)和簡(jiǎn)化，所建立的求解方程組形式如下。

連續(xù)方程:

動(dòng)量方程:

能量方程:

湍流脈動(dòng)動(dòng)能方程:

湍流脈動(dòng)動(dòng)能耗散率方程:

式中:Vi為速度分量，m·s-1；xi為坐標(biāo)；ρ為空氣密度，kg·m-3；p為壓力，Pa；T 為溫度，K；β 為體積膨脹系數(shù)；q為熱流密度，W·m-2；cp為比定壓熱容，J·kg-1·K-1；Prk為湍動(dòng)能 k對(duì)應(yīng)的 Prandtl數(shù)，取1；Prε為湍動(dòng)能 ε 對(duì)應(yīng)的 Prandtl數(shù)，取 1.3；μc為動(dòng)力學(xué)黏性系數(shù)；μt為湍流黏性系數(shù)，；k為湍動(dòng)能；ε為湍動(dòng)能耗散率；c為模型常數(shù)，c＝0.09；G為湍流脈動(dòng)動(dòng)能產(chǎn)生項(xiàng)；σt＝0.9；a1和a2為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，a1＝1.44，a2＝1.92；Pr為 Prandtl數(shù)；g 為重力加速度。

2 數(shù)值求解方法

2.1 人體生物熱模型

在前人研究的基礎(chǔ)上，建立一個(gè)將人分為頭、軀干、手、腳、手臂、腿的六節(jié)段模型，由于在實(shí)際模擬過(guò)程中，建立多層結(jié)構(gòu)的人體模型往往對(duì)模擬的硬件要求較高，網(wǎng)格劃分操作相對(duì)困難，并且無(wú)須求解各層的溫度分布，因此本文中將模型簡(jiǎn)化為兩層結(jié)構(gòu)，人體結(jié)構(gòu)模型見圖2，根據(jù)肌肉、脂肪和皮膚層的熱傳導(dǎo)系數(shù)，計(jì)算其總傳熱系數(shù)，考慮核心層和表面層的熱交換進(jìn)行模擬。

對(duì)于人體核心和皮膚而言，人體與環(huán)境之間的熱作用方程可描述為

式中:Scr為核心的熱儲(chǔ)存熱量，W·m-2；M為代謝產(chǎn)熱率，W·m-2；W為肌肉額外工作產(chǎn)熱率，W·m-2；Qres為通過(guò)呼吸的總的熱損失，W·m-2；Qcr，sk為皮膚與核心之間的熱交換率，W·m-2；Ssk為皮膚儲(chǔ)存的熱量，W·m-2；Esk為皮膚蒸發(fā)的熱損失率，W·m-2；通過(guò)皮膚的散熱可分為導(dǎo)熱Qcd、對(duì)流傳熱C和輻射傳熱R，W·m-2。在熱中性的情況下 Scr和 Ssk等于0。

M是人體生理系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)氧化作用中所釋放的能量，根據(jù)文獻(xiàn)[6]可知，一位健康的成年駕駛員在正常行車過(guò)程中其代謝通過(guò)式(9)可算得約為81.5W·m-2，而W的值則由W/M的值確定，一般在0～0.2之間，這里W/M取0。根據(jù)文獻(xiàn)[7]有以下計(jì)算公式:

式中:Y為年齡；A為人體表面積，m2；m為體質(zhì)量，kg；H 為身高，m。

身體透過(guò)衣服與環(huán)境之間的對(duì)流和輻射的換熱為

式中:Rcl為服裝熱阻，夏季典型衣著的服裝熱阻取0.045K·m2·W-1；Tsk為皮膚表面溫度，K；fcl為服裝面積與人體裸體表面積之比；Tc為作用溫度。T0和fcl定義為

式中:Tr和Ta分別為輻射溫度和空氣溫度，K；hc和hr分別為對(duì)流和輻射換熱系數(shù)。根據(jù)文獻(xiàn)[8]，hr＝6.75W·m-2·K-1，而對(duì)流換熱系數(shù)hc則表示為

式中V為人體周圍的空氣流速。在轎車中，人身體表面大部分與溫度較低的座椅接觸，這部分面積并不通過(guò)對(duì)熱和輻射換熱，導(dǎo)熱可以計(jì)算為

式中:xcl和kcl分別為服裝的厚度和導(dǎo)熱系數(shù)；Tint為與身體接觸的座椅表面溫度，K；Esk為通過(guò)皮膚的總潛熱。Esk表示為

式中:w為皮膚的濕潤(rùn)度；psk，s為空氣溫度等于皮膚溫度時(shí)的飽和水蒸氣分壓力；pa為環(huán)境中的水蒸氣分壓力，kPa；ηcl為衣服滲透率；LR為劉易斯數(shù)，它等于蒸發(fā)傳熱系數(shù)和對(duì)流傳熱系數(shù)的比值，在車內(nèi)環(huán)境中取16.5。通過(guò)呼吸作用的對(duì)流和蒸發(fā)散熱為

式中:K 為人體導(dǎo)熱系數(shù)，W·m-1·k-1；cp，bl為血液的比定壓熱容，J·kg-1·K-1；mbl為血液灌注率。

式中:WSIGcr為核心區(qū)的熱信號(hào)；CSIGsk為皮膚區(qū)的冷信號(hào)。從皮膚和核心發(fā)出的冷熱信號(hào)會(huì)讓人的身體做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)來(lái)控制身體溫度。

式中:Tcr，n為中性核心溫度，模擬時(shí)默認(rèn)人體的核心溫度 Tcr＝ 36.8℃；Tsk，n為中性皮膚溫度，大約為33.8℃。

2.2 網(wǎng)格劃分

計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)中網(wǎng)格生成技術(shù)是其重要的一部分，網(wǎng)格的質(zhì)量對(duì)最后模擬結(jié)果的精度影響非常明顯。本文中利用ICEM CFD 16.0來(lái)完成網(wǎng)格的劃分，由于人體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，采用Delaunay的劃分方法生成四面體網(wǎng)格，劃分完成的結(jié)果如圖2所示，最后生成了約156萬(wàn)個(gè)網(wǎng)格，并對(duì)人體壁面進(jìn)行了加密處理。

圖2 轎車和人體表面的網(wǎng)格模型

2.3 數(shù)值計(jì)算

選擇RNG k-ε湍流模型，在壁面附近的黏性層中采用了壁面函數(shù)法，壓力速度的耦合選擇SIMPLE算法，壓力項(xiàng)采用體積力格式，其他采用2階迎風(fēng)離散格式，在收斂殘差設(shè)置時(shí)，能量的設(shè)置為10-6，其余的均設(shè)置為10-4。

2.4 邊界條件

在本文的研究中，送風(fēng)口為進(jìn)口邊界，采用速度邊界條件，送風(fēng)速度為2m·s-1，方向?yàn)樗椒较?，送風(fēng)溫度為20℃，汽車內(nèi)其他部件溫度邊界條件采用第三類溫度邊界條件，其設(shè)置如表2所示。

表2 溫度邊界條件設(shè)置

人體表面溫度模擬研究可采用3種邊界條件，常見的傳熱特征邊界條件有:第一類邊界條件——恒定溫度；第二類邊界條件——熱流密度；第三類邊界條件——對(duì)流。由于第一類邊界條件設(shè)置為等壁溫邊界條件，在此次研究中無(wú)法模擬人體表面的溫度分布，因此這里不予以討論，此次研究分別采用第二類和第三類邊界條件進(jìn)行人體表面溫度模擬。

(1)第二類邊界條件:模擬中人體傳熱熱流密度選用文獻(xiàn)[1]中建議熱流密度20W·m-2，模擬流程參見圖3。

(2)第三類邊界條件:對(duì)流換熱系數(shù)采用根據(jù)式(22)和式(25)編譯的UDF，并將呼吸散失的潛熱和顯熱轉(zhuǎn)化為一個(gè)換熱系數(shù)，最后兩者之和就等于總的換熱系數(shù)he。將模擬計(jì)算得出的皮膚溫度代入式(18)中，求得此時(shí)的內(nèi)熱源強(qiáng)度，根據(jù)文獻(xiàn)[9]的方法，將此結(jié)果與設(shè)置的內(nèi)熱源強(qiáng)度相比較，如果兩者絕對(duì)值之差小于δ，則表明模擬結(jié)果可靠，反之，則改變?cè)O(shè)置的自由流溫度，再次模擬驗(yàn)證。整個(gè)人體與周圍熱環(huán)境模擬計(jì)算流程如圖4所示。

圖3 第二類邊界條件計(jì)算模擬耦合流程圖

圖4 第三類邊界條件計(jì)算模擬耦合流程圖

3 模擬結(jié)果

3.1 兩類邊界條件模擬結(jié)果對(duì)比

通過(guò)將兩種邊界條件模擬的結(jié)果與文獻(xiàn)[10]中實(shí)驗(yàn)測(cè)試的值相比較，來(lái)驗(yàn)證用第三類邊界條件模擬人體表面溫度分布的可靠性和準(zhǔn)確性，由于文獻(xiàn)中測(cè)試的是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)過(guò)程，因此這里的值取穩(wěn)定后的溫度值，數(shù)據(jù)見表3。

表3 測(cè)試[10]和模擬溫度數(shù)據(jù) ℃

模擬結(jié)果與文獻(xiàn)[10]對(duì)比見圖5。由圖可見，盡管采用第三類邊界條件進(jìn)行模擬時(shí)會(huì)有少數(shù)部位的溫度比采用第二類邊界條件模擬結(jié)果偏離文獻(xiàn)實(shí)測(cè)值更大，但偏差并不是特別大，并且大部分部位的溫度采用第三類邊界條件比采用第二類邊界條件的模擬結(jié)果更加接近文獻(xiàn)[10]的實(shí)測(cè)值，因此采用第三類邊界條件模擬結(jié)果是可靠的。

圖5 模擬結(jié)果與文獻(xiàn)[10]溫度值對(duì)比

此外，如果采用第二類邊界條件，其模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性主要取決于熱流密度數(shù)值的選取，且人體表面溫度模擬時(shí)，采用第三類邊界條件較第二類邊界條件的計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，說(shuō)明該模型適用于人體熱舒適性的模擬，且比用第二類邊界條件模擬更加方便。

3.2 氣流組織分布

汽車內(nèi)部的流線圖可很好地反映車內(nèi)空氣流動(dòng)情況，這次模擬結(jié)果的流線分布如圖6所示。

圖6 乘員艙內(nèi)氣流流線圖

從圖中可以看出，經(jīng)送風(fēng)口送入車內(nèi)的氣流沿格柵引導(dǎo)的方向流出，送風(fēng)口的氣流大部分徑直流入后排，在遇到后排座位時(shí)，一部分沿著豎直方向經(jīng)車頂返回乘員艙前半部分，一部分沿著豎直方向經(jīng)座椅下部分的空隙部分返回到乘員艙前半部分，最終都經(jīng)出風(fēng)口排出，可明顯看到在前后排乘員的腳部形成渦流。

由于氣流大部分徑直流入乘員艙的后排，因此使前排乘員艙冷氣流較少，不利于前排乘員的散熱，會(huì)影響前排駕駛員和乘員的熱舒適性。

3.3 速度場(chǎng)分布

影響人體熱舒適性的另一重要因素是空氣的流速和流向。夏季，空氣的速度相對(duì)較大，有利于人體散熱降溫，但風(fēng)速過(guò)大，直接吹向人體，則會(huì)讓人感到不舒適。舒適的空氣速度一般為0.25m/s左右，當(dāng)氣流速度在0.15m/s左右時(shí)就可讓人感到空氣新鮮，反之，即使室內(nèi)氣溫適宜，如果氣流速度達(dá)不到一定的值，也會(huì)讓人感覺到沉悶。

選取人體中心截面說(shuō)明駕駛員周圍速度分布情況，如圖7所示。由圖可見，由于送風(fēng)口氣流大部分從座椅兩側(cè)和中間流向后排，導(dǎo)致后排座位氣流速度較大，但駕駛員面部、腹部和腿之間的氣流速度較低，不利于乘員散熱，而當(dāng)駕駛員不靠在座椅上時(shí)，背部與座椅之間的氣流速度較大，利于散熱，甚至可能感覺到?jīng)鲆狻?/p>

由圖可見，后排所處的氣流速度區(qū)間較好，有利于乘員散熱，當(dāng)只有駕駛員的情況下，這就會(huì)造成資源浪費(fèi)。因此可調(diào)整送風(fēng)口送風(fēng)的方向和角度，來(lái)改善乘員艙前半部分的氣流速度分布并提高駕駛員舒適性。

圖7 人體中心截面速度分布

3.4 人體熱舒適性分析

評(píng)價(jià)熱舒適的指標(biāo)有很多，比如PMV-PPD指標(biāo)、當(dāng)量溫度指標(biāo)等，本次研究中采用文獻(xiàn)[11]中的預(yù)測(cè)平均熱感覺和預(yù)計(jì)處于熱環(huán)境中的群體對(duì)于熱環(huán)境不滿意的投票平均值(PMV-PPD)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其有 7級(jí)感覺，即冷(-3)、涼(-2)、稍涼(-1)、中性(0)、稍暖(1)、暖(2)和熱(3)。 本次研究中將利用PMV和PPD公式編譯的UDF，導(dǎo)入計(jì)算軟件中，直接可以看到人體表面的 PMV-PPD分布。

文獻(xiàn)[12]中提出了與平均空氣溫度Ta，速度Va和湍流強(qiáng)度Tu相關(guān)的PD模型來(lái)預(yù)測(cè)由吹風(fēng)強(qiáng)度引起的人體不滿意率，這個(gè)模型能夠用來(lái)量化空間吹風(fēng)感產(chǎn)生的幾率和改善吹風(fēng)的分布，當(dāng)PD值小于15%時(shí)，可認(rèn)為在舒適范圍內(nèi)。同樣將利用下列公式編譯的UDF導(dǎo)入模擬軟件中，直接觀測(cè)人體表面的吹風(fēng)感分布。

采用第三類邊界條件模擬計(jì)算的人體表面溫度分布如圖8所示，在利用空調(diào)降溫以后，人體的溫度分布出現(xiàn)了不均勻的情況，而人體各部位的平均溫度如表3所示，根據(jù)現(xiàn)在一些研究來(lái)看，其大部分溫度處于舒適性的溫度范圍內(nèi)。

圖8 人體表面溫度分布

人體的PMV-PPD分布如圖9和圖10所示，整體情況來(lái)看，人體表面的PMV分布都在合理范圍內(nèi)，因此人體的熱舒適性良好，會(huì)稍微感覺到有點(diǎn)熱。而人體吹風(fēng)感的云圖如圖11所示。由圖可見，人體不會(huì)感覺到強(qiáng)烈的吹風(fēng)感，只是由于左手直接面對(duì)送風(fēng)口，所以會(huì)產(chǎn)生吹風(fēng)感。

圖9 人體表面PMV分布

圖10 人體表面PPD分布

圖11 人體表面吹風(fēng)感分布

綜合上文的分析及結(jié)果，產(chǎn)生上列現(xiàn)象的原因有下列幾種:(1)某些部位會(huì)直接受到送風(fēng)口送入的冷吹風(fēng)影響，導(dǎo)致局部溫度過(guò)低和比較強(qiáng)烈的吹風(fēng)感；(2)因?yàn)樘?yáng)輻射的角度不一樣，會(huì)導(dǎo)致人體左右溫度有溫差，而溫度高的部位會(huì)產(chǎn)生相對(duì)的不舒適；(3)身體某些部位距輻射溫度較高的車壁較近，比如轎車的機(jī)艙壁和車窗等，會(huì)導(dǎo)致這些部位溫度偏高。

4 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)人體生理熱特點(diǎn)的分析，對(duì)人體熱邊界條件的選取加以討論，在只有駕駛員的車室內(nèi)部空氣溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬基礎(chǔ)上，采用第二類邊界條件和第三類邊界條件求解動(dòng)量及能量平衡方程，得出了乘員表面溫度及車艙內(nèi)溫度分布。研究結(jié)果表明，人體表面溫度分布，采用第三類邊界條件的模擬更加準(zhǔn)確、方便。

(2)進(jìn)行駕駛員熱舒適性的分析時(shí)考慮了太陽(yáng)輻射和固體之間的熱輻射，更加符合實(shí)際情況，應(yīng)用CFD對(duì)乘員艙熱環(huán)境進(jìn)行數(shù)值模擬，得出艙內(nèi)速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布，并分析了乘員艙內(nèi)熱環(huán)境的熱舒適性。

(3)本文中將評(píng)價(jià)熱舒適性的指標(biāo)和乘員吹風(fēng)感的指標(biāo)進(jìn)行了UDF的編譯，并將其應(yīng)用于研究中，縮短了研究的時(shí)間，對(duì)人體的熱舒適性和吹風(fēng)感強(qiáng)度進(jìn)行了分析，并分析了造成熱不舒適和產(chǎn)生吹風(fēng)感的原因。

(4)送回風(fēng)口的位置和送風(fēng)角度對(duì)車室內(nèi)流場(chǎng)有較大的影響。如果布置不合理，會(huì)造成溫度不均勻，從而導(dǎo)致乘員產(chǎn)生熱不舒適。本次研究的車型中，送風(fēng)口的冷氣流大部分流入后排，導(dǎo)致前排駕駛員散熱不及時(shí)，從而感覺不舒適。