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基于CFD的中型客车客舱热舒适性预测研究
随着社会经济的不断发展，公共交通工具，如中型客车，已成为现代人出行的重要选择之一。在长时间乘坐客车的过程中，乘客的舒适性尤为重要，其中，热舒适性是决定乘客体验的关键因素之一。为此，本文将基于计算流体力学（CFD）的方法，对中型客车客舱内的热舒适性进行预测和分析，探索人体温度分布和车厢内速度分布之间的关系。
一、热舒适性概述
热舒适性是指在特定环境温度、湿度、气流速度和辐射条件下，人体感到舒适的状态。影响人体热舒适性的因素包括温度、湿度、气流速度、辐射和服装等。在公共交通工具的环境中，温度和气流速度是影响热舒适性的主要因素。
二、CFD分析在客车热舒适性中的应用
计算流体力学（CFD）是一种通过数值计算模拟流体流动、热传导和传热等物理现象的方法。在客车热舒适性研究中，CFD可以模拟车厢内的温度分布、气流速度以及人体周围的环境条件，为分析客车内的热舒适性提供科学依据。
三、中型客车热舒适性模型的建立
为了研究中型客车的热舒适性，需要建立客车车厢的CFD模型。该模型应包括以下几个方面：
1. 几何模型
首先，根据实际的中型客车设计，建立车厢的三维几何模型。几何模型应包含座椅、门窗、空调出风口等关键部件。此外，为了模拟人体在车厢内的存在，使用人体模型，确保模型与实际情境相符。
2. 网格划分
在建立了几何模型后，进行网格划分。为了确保计算精度，关键区域，如空调出风口和人体模型周围，网格应更为密集。同时，注意平滑网格以避免交错面带来的计算错误。
3. 边界条件设置
边界条件设置是CFD模型的重要组成部分。在中型客车热舒适性研究中，主要考虑以下边界条件：
温度边界：设定车厢内的初始温度和空调出风口的温度。
速度边界：设定车厢内的初始气流速度和空调出风口的气流速度。
材料属性：确定座椅、车厢壁等材料的热导系数，以确保正确的热传导模拟。
四、人体模型与温度分布
在模拟中型客车车厢的热舒适性时，人体模型扮演着关键角色。为确保人体模型的准确性，需考虑以下几点：
1. APTA标准舒适模型
APTA标准舒适模型是广泛用于模拟人体舒适性的模型。该模型描述了人体的关键部位，包括头部、躯干、四肢等。在模型清理过程中，为避免表面相交导致的错误，需确保删除相交表面。
2. 温度分布的分析
基于CFD模拟，分析人体模型在车厢内的温度分布。由于座椅材料的导热系数较低，因此假设人体模型到座椅没有直接的热损失。在模拟过程中，观察温度分布如何受车厢内的气流速度影响。
五、结果与讨论
在完成CFD模拟后，分析车厢内的温度和气流速度分布。主要关注以下几个方面：
人体周围温度：分析人体周围的温度分布，观察温度的变化趋势。
车厢内气流速度：了解车厢内不同位置的气流速度，判断是否存在不均匀现象。
热舒适性评价：基于模拟结果，使用常见的热舒适性评价指标，如PMV（预测平均投票）和PPD（预测不满意率），评价车厢内的热舒适性。
通过以上分析，得出中型客车车厢内的热舒适性特征，并提出改进建议。
本文基于CFD方法，建立了中型客车客舱的三维模型，并进行了热舒适性模拟。通过分析温度分布和气流速度，探索了车厢内的热舒适性特征，并评估了人体模型的舒适程度。未来研究中，可进一步优化CFD模型，并通过实验验证模拟结果，以提供更准确的热舒适性预测。
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