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基于CFD的中型客车客舱热舒适性预测与分析
中型客车作为城市公共交通的重要组成部分，其乘客的舒适性备受关注。热舒适性是影响乘客体验的关键因素之一。为了更好地理解和优化客车的热舒适性，计算流体力学（CFD）提供了一种有效的方法，能够模拟车厢内的温度分布和气流速度。在这篇文章中，我们将探讨基于CFD的中型客车客舱热舒适性预测，重点分析空气温度和速度的分布情况，并揭示太阳辐射对车厢内部温度的影响。
一、CFD模拟方法
在进行CFD模拟之前，我们需要建立中型客车的三维几何模型，确定网格划分，并设置适当的边界条件。该模型应包含车厢内部的座椅、门窗、挡风玻璃和空调系统等关键部件。
1. 几何模型与网格划分
根据中型客车的实际结构，建立三维几何模型，包括座椅、窗户、空调通风口和挡风玻璃等。由于车厢内部几何复杂，网格划分需确保关键区域具有足够的精度。
2. 边界条件设置
温度条件：设定车厢内部的初始温度以及空调出风口的温度。
速度条件：定义空调出风口的气流速度和方向。
太阳辐射：考虑太阳辐射通过窗户和挡风玻璃进入车厢的影响。
3. 模拟设定
在模拟过程中，重点关注车厢内部空气的流动与温度分布，特别是乘客周围的环境条件。模拟结果应包括空气温度和速度分布图。
二、典型空气温度测量位置
根据APTA标准，在车厢内部设定多个典型空气温度测量位置。这些位置包括：
头部高度：模拟乘客头部位置的温度变化。
腹部高度：模拟乘客腹部位置的温度变化。
小腿高度：模拟乘客小腿位置的温度变化。
这些测量位置可以帮助我们分析车厢内部不同位置的温度分布。
三、CFD模拟结果与分析
在完成CFD模拟后，我们提取典型空气温度测量位置的数据，并绘制空气温度条形图。在分析模拟结果时，重点关注以下几个方面：
1. 头部位置的温度较高
根据模拟结果，头部位置的温度较高，特别是靠近窗户和挡风玻璃的座位。这是因为太阳辐射通过窗户和挡风玻璃进入车厢，直接影响到头部位置的温度。这种现象在晴天和下午时间段尤为明显。
2. 腹部和小腿位置的温度较低
与头部位置相比，腹部和小腿等部位的温度相对较低。这是因为这些位置没有受到太阳辐射的直接影响。此外，车厢内部的空气循环也可能导致这些位置的温度略低。
3. 车厢内的空气速度分布
空气速度的分布同样重要，它影响空气的循环和温度的传导。在CFD模拟中，我们观察到靠近空调出风口的位置，空气速度较高。而在车厢的后部和靠近地面的区域，空气速度较低，这可能导致热空气在车厢内的分布不均匀。
4. 乘客热舒适性评价
基于CFD模拟结果，我们可以使用热舒适性评价指标，如预测平均投票（PMV）和预测不满意率（PPD），来评估车厢内乘客的舒适程度。通过分析这些指标，我们可以判断车厢内哪些区域可能需要进一步改进。
通过基于CFD的中型客车客舱热舒适性预测与分析，我们发现头部位置的温度较高，腹部和小腿位置的温度较低。这主要是因为太阳辐射和空气循环的影响。为了提高车厢内部的热舒适性，建议：
调整空调出风口的设置，确保空气在车厢内均匀循环。
使用遮阳窗帘或玻璃涂层，减少太阳辐射对车厢内部温度的影响。
进一步优化座椅的布局，确保乘客能够获得更好的舒适体验。
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