UG在方艙空調風道設計中的應用

劉明利 王光輝 魏勇亮 劉建坤 劉鵬飛

摘 要

以UG NX 10軟件為平臺，利用三維不可壓縮流體的k-ε湍流運動數(shù)學模型，對所設計的方艙空調風道氣流流動過程進行仿真，并進行實驗驗證。結果表明模型建立正確，仿真分析結論可靠，對縮短方艙空調風道設計周期、提高產品設計可靠性具有指導意義。

關鍵詞

UG;方艙;風道

中圖分類號： TN957 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.026

0 引言

由于方艙基本都是在野外環(huán)境工作，為了獲得符合人體感受的車內環(huán)境，必須對方艙內部進行空氣溫度調節(jié)。整體外置式空調被越來越多的方艙廣泛選用。

整體外置式空調通風系統(tǒng)是通過進風→回風的方式進行強迫通風。冷空氣經過空調出風口→風道→艙內→空調回風口，形成艙內空氣循環(huán)，實現(xiàn)熱交換。風道布局由于受到艙內空間限制，形狀往往不規(guī)則，風道內的氣流流動也呈現(xiàn)不規(guī)則特性。傳統(tǒng)設計流程主要依賴經驗已難以勝任，主要表現(xiàn)在：

1）主觀性大，設計師以往的工程經驗決定了風道設計的優(yōu)劣;

2）工作量大、設計周期長，有時通過反復設計校核也得不到滿意結果;

3）局限性大，只能對某些位置的某些參數(shù)（如風壓、風速）進行理論計算，無法得到整個流道的全局結果。

1 基本理論

2 物理模型

某型號方艙采用隔艙設計，艙體分為前部設備艙及后部工作艙，方艙內布置了電子設備及人員操作席位?？照{的出、回風口均布置在方艙前部，空調出風量2240m3/h，出風口風壓200Pa。空氣從空調出風口進入方艙后，先進入前端風道，然后進入兩側風道。風道上布置了24組風嘴，其中設備艙6組，工作艙18組。風嘴布局主要考慮了保證送風氣流在人員區(qū)形成均勻溫度場和速度場，降低人員的“吹風感”，并盡量避免“腦后風”。圖1為方艙風道三維模型。

3 仿真分析

為了簡化分析，對計算流域進行幾點假設：

（1）流動介質為空氣;

（2）流體區(qū)為常物性，流動區(qū)域為穩(wěn)態(tài)湍流;

（3）不考慮重力影響和溫度影響;

（4）進口壓力分布均勻;

（5）壓力出口背壓為零;

（6）風道密封良好無空氣泄漏。

在UG NX平臺上對設計的風道建立氣流流動計算域。采用NX Nastran單元庫中的Hex8和Wedge6 單元進行邊界層網(wǎng)格劃分，采用Tetra4單元進行非邊界層體網(wǎng)格劃分，劃分完成后單元總數(shù)量為2535004個。根據(jù)假設條件設置進、出口邊界，進口風量為2240m3/h，得到了管道內氣流流線分布圖，表1為各出風口的平均風速及流量。從氣流流線圖可以發(fā)現(xiàn)，由于風道長度長，從而導致末端出風口風量較小，隔門上的通風面積對于風道出風口的風速有一定影響。

分析結果說明該風道局部設計尚不夠完善，通過在風道轉角處增加導風板，圓弧過渡，可以減少渦旋及壓損。

4 結束語

本文基于CFD理論，對方艙內空調風道內部空氣的流動特性進行了仿真分析，仿真分析結果達到了定量分析要求，說明本文建立的計算模型是可以用于實際風道設計的。

參考文獻

[1]靳曉麗，等.軍用空調通風系統(tǒng)的設計[J].電子機械工程，2009（5）.

[2]夏云，等.基于UG的特種車輛空調風道仿真分析與研究[J].