本文綜合考慮環(huán)境參數(shù)、人體代謝調(diào)節(jié)、服裝熱阻等因素,建立乘員艙熱環(huán)境模型,驗(yàn)證了不同風(fēng)量\風(fēng)溫組合下呼吸點(diǎn)溫度仿真結(jié)果與試驗(yàn)值具有較強(qiáng)的一致性。在此基礎(chǔ)上引入EHT(Equivalent Homogeneous Temperature)等效溫度方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),研究了光照強(qiáng)度、外界溫度、車速、風(fēng)溫及風(fēng)量對(duì)EHT值影響。最后研究發(fā)現(xiàn)乘員艙人體達(dá)到舒適,存在多種風(fēng)量/風(fēng)溫組合,因此引入風(fēng)感不舒適度DR(Drought Risk)作為舒適度評(píng)價(jià)之一,給出合理的風(fēng)量/風(fēng)溫組合策略。

關(guān)鍵詞

主要內(nèi)容

客艙空調(diào)一直是用戶體驗(yàn)中相當(dāng)重要的一部分，其最終目標(biāo)是在不同工況下總是能提供給乘客舒適 性，提升用戶的駕乘體驗(yàn)品質(zhì)、提高駕駛效率和安全性。目前空調(diào)舒適性開(kāi)發(fā)主要是通過(guò)實(shí)車標(biāo)定路試，以頭部、腳部溫度為標(biāo)定目標(biāo)，依靠標(biāo)定工程師經(jīng)驗(yàn)和主觀感受進(jìn)行標(biāo)定?，F(xiàn)行的開(kāi)發(fā)方法會(huì)存在整體舒 適度局限性、主觀評(píng)價(jià)隨機(jī)性、優(yōu)化方法少等問(wèn)題。但最重要的是，舒適度是人體受到周圍環(huán)境的影響后 所產(chǎn)生的生理上的反饋，僅僅以空氣溫度作為標(biāo)定目標(biāo)就忽視了人體和周圍環(huán)境的交互過(guò)程。 

人體對(duì)于熱舒適的感受雖然是主觀的，但其本質(zhì)是人體內(nèi)外熱交換的表現(xiàn)結(jié)果。前者包括新陳代謝活動(dòng)、血液循環(huán)、出汗、顫抖等生理過(guò)程，而后者包含了與環(huán)境之間的傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。在過(guò)去的幾十年 內(nèi)，研究者們基于熱傳遞方程提出了各種體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型，并通過(guò)不同的舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái) 量化人體熱舒適度，雖然各種模型對(duì)于舒適度的描述不一致，但是達(dá)成的共識(shí)是除了空氣溫度，風(fēng) 速、濕度、長(zhǎng)短波輻射、穿衣量等等同樣是影響人體舒適性的重要因素。而客艙往往具有空間狹小、隔熱 差，受陽(yáng)光輻射、溫度分布不均勻的環(huán)境特點(diǎn)，這就意味著達(dá)成客艙舒適的目標(biāo)需要對(duì)客艙整體環(huán)境以及 人體生理過(guò)程進(jìn)行全面的描述。 

近年來(lái)，研究者們已經(jīng)開(kāi)始基于人體舒適性作為目標(biāo)來(lái)開(kāi)發(fā)空調(diào)系統(tǒng)。Ruzic and Stepanov研究了陽(yáng) 光輻射對(duì)客艙局部溫度場(chǎng)和人體舒適性的影響；Konstantinov and Wagner、Zhang et.al通過(guò)更改內(nèi)部 流場(chǎng)來(lái)優(yōu)化人體舒適性。楊志剛等采用試驗(yàn)和 CFD 相結(jié)合方法，同時(shí)基于 Stolwijk 人體熱調(diào)節(jié)模型和Berkeley 熱舒適評(píng)價(jià)研究了 2 種送風(fēng)方式下在冬季夜間乘員艙熱舒適性。不過(guò)較少提出對(duì)于滿足乘員艙舒 適的風(fēng)量/風(fēng)溫組合，如何給出合理的策略組合方案。本文主要基于環(huán)境參數(shù)、人體代謝調(diào)節(jié)、服裝熱阻等 因素，建立乘員艙熱環(huán)境模型，同時(shí)采用 EHT 等效溫度方法評(píng)價(jià)人體熱舒適性，并引入 DR 風(fēng)感不舒適評(píng) 價(jià)，用于評(píng)價(jià)當(dāng)乘員艙內(nèi)達(dá)到舒適時(shí)，給出合理的風(fēng)量/風(fēng)溫組合策略。

圖 1 為客艙 CFD 模型，按照熱邊界形式 CFD 模型劃分成四種類型的部件包括風(fēng)道、客艙內(nèi)飾、玻璃 和假人，總網(wǎng)格在 30M 以上。在熱舒適性模型中，風(fēng)速、溫度和人體熱損失都是影響最終等效溫度的重要因素，這些因素的計(jì)算精度需要通過(guò)正確的客艙熱邊界設(shè)置來(lái)保證。

客艙系統(tǒng)的完整傳熱過(guò)程包含客艙內(nèi)部和客艙/外界兩個(gè)子系統(tǒng)?？团撨吔缤鈧?cè)與環(huán)境空氣沒(méi)有接觸的 零件（方向盤、內(nèi)后視鏡等）設(shè)置為絕熱?？团撨吔缤鈧?cè)與空氣接觸時(shí)，就需要考慮更為復(fù)雜的客艙/外界 傳熱。為了減輕計(jì)算負(fù)擔(dān)，通常不會(huì)對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，但如果不考慮玻璃外側(cè)的強(qiáng)制對(duì)流、內(nèi)飾外側(cè) 與車身間的自然對(duì)流、內(nèi)飾的熱傳導(dǎo)等熱交換過(guò)程會(huì)使客艙的熱負(fù)荷減小，高估空調(diào)系統(tǒng)的性能。STARCCM+在熱邊界設(shè)置中提供了“Enviroment”的選項(xiàng)提供了解決方案，其傳熱原理如圖 2 所示?！癊nvironment”邊界通過(guò)對(duì)外部環(huán)境的降維，同時(shí)能夠保證傳熱的計(jì)算精度和計(jì)算效率，客艙邊界設(shè)置如Table 1 所示。

圖 2 客艙內(nèi)外熱邊界示意圖

在客艙流場(chǎng)計(jì)算過(guò)程中通常會(huì)包含 HVAC 和風(fēng)道結(jié)構(gòu)，HVAC 決定了各風(fēng)道的風(fēng)量分配比，風(fēng)道決定 了進(jìn)風(fēng)過(guò)程中冷氣的壓損和出風(fēng)后的流線走向。但在計(jì)算溫度場(chǎng)時(shí)，主機(jī)和風(fēng)道因其周圍結(jié)構(gòu)復(fù)雜較難準(zhǔn) 確評(píng)估熱損失，導(dǎo)致出風(fēng)口的溫度邊界往往存在偏差。本文先通過(guò)給定風(fēng)量計(jì)算包含 HVAC 主機(jī)的流場(chǎng)（不 帶溫度場(chǎng)）并提取出風(fēng)道出風(fēng)口的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，將其作為客艙熱舒適性計(jì)算的入口的速度邊界。各出風(fēng)口的 溫度差異通過(guò) 1D-CFD 軟件和試驗(yàn)對(duì)標(biāo)后給出。模型中包含 IP 的風(fēng)口結(jié)構(gòu)以保證出口風(fēng)向正確，出風(fēng)風(fēng)向 通過(guò)調(diào)節(jié)格柵角度與標(biāo)定工況保持一致，即全開(kāi)模式。夏季工況采用內(nèi)循環(huán)的進(jìn)風(fēng)策略，因此客艙的出口 位置設(shè)置在 IP 下方。為了與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)標(biāo)，在每位乘員呼吸點(diǎn)設(shè)置測(cè)點(diǎn)，其坐標(biāo)與實(shí)驗(yàn)保持一致。本文中 的所有仿真結(jié)果均為穩(wěn)態(tài)值。

圖 3 鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量和頭部測(cè)點(diǎn)平均溫度分布曲線

本文通過(guò)環(huán)境風(fēng)洞（climatic wind tunnel）夏季自動(dòng)空調(diào)舒適性實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)前排乘客的頭部測(cè)點(diǎn)平均溫度 來(lái)驗(yàn)證 CFD 模型計(jì)算精度。環(huán)境倉(cāng)內(nèi)溫度 35°C，輻射強(qiáng)度 850W 和 500W，車速恒定在 50kph。在試驗(yàn)開(kāi) 始前先經(jīng)過(guò)曬車，當(dāng)客艙平均溫度到達(dá) 60°C 后開(kāi)啟空調(diào)。在計(jì)算過(guò)程中，每個(gè)假人的頭部附近布置 3 個(gè) 溫度測(cè)點(diǎn)，空間坐標(biāo)與標(biāo)定試驗(yàn)保持一致。圖 3 為鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量、頭部測(cè)點(diǎn)平均溫度和自動(dòng)空調(diào)模式的變化 曲線。當(dāng)內(nèi)部溫度場(chǎng)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，客艙內(nèi)部的空氣流動(dòng)造成了測(cè)點(diǎn)溫度的小幅波動(dòng)，因此穩(wěn)態(tài)溫度取 模式切換前 100s 的平均溫度。表 2 為實(shí)驗(yàn)和仿真對(duì)比，從結(jié)果可知，仿真結(jié)果均會(huì)低于實(shí)驗(yàn)值。這是因?yàn)?實(shí)驗(yàn)中并未達(dá)到完全的穩(wěn)態(tài)，內(nèi)飾一直處于降溫階段，因此測(cè)點(diǎn)在內(nèi)飾的長(zhǎng)波輻射下會(huì)略高于完全穩(wěn)態(tài)值。然而仿真結(jié)果仍舊保持了較高的精度，與實(shí)驗(yàn)的誤差基本控制在 2°C 以內(nèi)。

圖 4 為 850w/35°C 工況下 Auto22 模式的 CFD 仿真結(jié)果，其中 (a)為各乘員表面太陽(yáng)輻射云圖，(b)為 各乘員表面風(fēng)速云圖和流線分布。太陽(yáng)輻射通過(guò)前檔風(fēng)玻璃、天窗部分直射到前排乘員的小腿、臉、軀干 上，而后排乘員幾乎不受到太陽(yáng)輻射。另一方面，在全開(kāi)模式下，前排風(fēng)口的冷氣流大部分（除主駕左臂/左手）是直接穿過(guò)前排空間到達(dá)后在后排乘員表面發(fā)散，因此相對(duì)于前排乘員，后排乘員的整體吹風(fēng)感略 強(qiáng) 。因此后排的頭部測(cè)點(diǎn)溫度會(huì)略低于前排。

(a) 

(b)

圖 4 Auto22/850w 各乘員表面風(fēng)速和太陽(yáng)輻射云圖

乘員艙熱舒適性通常是指乘員在艙內(nèi)環(huán)境中，由于空氣溫度、濕度、空氣流速、平均輻射溫度等環(huán)境 因素的共同作用，以及乘員自身的著裝、活動(dòng)狀態(tài)等主觀因素的影響，所達(dá)到的一種對(duì)熱環(huán)境表示滿意的 意識(shí)狀態(tài)。這種狀態(tài)下，人體的產(chǎn)熱和散熱速率能夠保持基本平衡，使得乘員不會(huì)感到過(guò)熱或過(guò)冷，從而 保持舒適的乘坐體驗(yàn)。本文首先討論了乘員艙內(nèi)人體熱舒適性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中以 EHT 作為本文的評(píng)價(jià) 指標(biāo)，接著研究外界熱環(huán)境因素對(duì) EHT 值的影響情況。

人體熱舒適性的客觀量化通常需要同時(shí)考慮人體周圍環(huán)境和人體生理的綜合傳熱過(guò)程，因此空氣溫 度，空氣流速、輻射、濕度、人體生理強(qiáng)度、穿衣指數(shù)等都是影響舒適性的因素。人體熱舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo) 自圖 5 于 1970 年提出 PMV/PPD 以來(lái)已經(jīng)形成了多種評(píng)價(jià)體系，目前主流的除 PMV/PPD 外，還包括 DTS、EHT、Berkley Model 等。PMV/PPD 和 DTS 模型都是針對(duì)人體全局熱感知直接預(yù)測(cè) 7-point ASHRAE 指標(biāo)(-3: cold, -2: cool, -1: slightly cool, 0 neutral, 1: slightly warm, 2: warm, 3: hot)。EHT 模型是以人體散熱量 為基礎(chǔ)來(lái)定義舒適性的，該模型將人體周圍空間等效為無(wú)風(fēng)速的虛擬環(huán)境，通過(guò)實(shí)際環(huán)境和虛擬環(huán)境下人 體熱損失的對(duì)等關(guān)系建立人體傳熱模型，計(jì)算出人體等效溫度。EHT 的計(jì)算表達(dá)式為：

其中 Teq為等效溫度°C，Tsf為人體表面溫度°C，heq為等效干熱傳遞系數(shù) W ? m?2? K?1，其值來(lái)自文獻(xiàn), q”為表面熱損 W ? m?2。

EHT 相對(duì)于 PMV/PPD 的優(yōu)勢(shì)在于可以評(píng)估人體各部位的局部舒適度，對(duì)客艙人體舒適性的描述將更 加精準(zhǔn)?；?nbsp;EHT 模型的舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo)也與 PMV/PPD 略有不同，根據(jù)的定義，將人體局部等效溫度 從冷到熱劃分為 5 個(gè)區(qū)間。本文基于的人體部位劃分原則，對(duì)具有相似舒適性感知的人體部位進(jìn)行合并 重組，最終每個(gè)假人分為 14 個(gè)部位（圖 5a），計(jì)算達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)提取出每個(gè)部位表面溫度、表面風(fēng)速、散熱 量以計(jì)算等效溫度，并根據(jù) 7-point ASHRAE 指標(biāo)對(duì)局部舒適性區(qū)間進(jìn)行重新劃分，如圖 5b 所示。

圖圖 6 表示夏季工況下（內(nèi)循環(huán)）客艙的傳熱示意圖。環(huán)境溫度和陽(yáng)光輻射將熱負(fù)荷傳入客艙內(nèi)，HVAC通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)溫風(fēng)量和外界環(huán)境將客艙溫度控制在舒適范圍內(nèi)。在穩(wěn)定狀態(tài)下，客艙熱平衡滿足：

其中 Cp為空氣比熱容 J/(kg ? °C)，ρ為空氣密度 kg/?3，默認(rèn)為常量。V為鼓風(fēng)機(jī)體積流量?3/?，Tin為風(fēng) 道出風(fēng)口溫度°C，Tenv為環(huán)境溫度°C、Qsun是太陽(yáng)輻射熱流量 W，UA 為客艙等效熱導(dǎo)率 w ? m?1? K?1，在 車身材料、體積保持常量的前提下，車速 sp 是影響該值的主要因素。Warey et.al 在中提出，在無(wú)光照的 極寒環(huán)境下，客艙熱導(dǎo)率在低車速(Sp < 80kph)時(shí)與車速呈線性相關(guān)，而在更高車速時(shí)，該值趨于穩(wěn)定。Tout 為出口溫度，表征的是客艙的整體溫度場(chǎng)，也是人體等效溫度的構(gòu)成基礎(chǔ)，因此本文中以V、Tin、Tenv、Qsun、sp 作為影響因素，Teq作為評(píng)估對(duì)象。文中所有算例中風(fēng)向均采用全開(kāi)狀態(tài)，陽(yáng)光源放置在客艙正上方， 即 azimuth=180°，altitude=90°。另外因?yàn)橹黢{受到太陽(yáng)輻射和風(fēng)速的作用較為明顯，且各部位的舒適度差 異較大，以下僅針對(duì)主駕整體舒適度權(quán)重系數(shù)高、舒適性波動(dòng)較大的部位進(jìn)行分析討論，包括 Head, Torso, LAL, LH, RAU, LLL。 

如圖 7 陽(yáng)光輻射、環(huán)境溫度、車速等環(huán)境因素的變化對(duì)客艙內(nèi)局部流場(chǎng)并未產(chǎn)生較大的改變，因此等 效溫度的變化主要來(lái)自于整車熱負(fù)荷的變化。根據(jù)式 Tout與 Tenv、Qsun成線性相關(guān)，人體等效溫度也遵循這 一規(guī)律，隨著外界負(fù)荷的上升，等效溫度線性上升，如(a)、(b)所示。除了 LLL 部位等效溫度對(duì)太陽(yáng)輻射 的靈敏度較高，其他部位上升斜率基本保持一致。(c)表示車速對(duì)等效溫度的影響，在忽略整車氣密性的 前提下，車速直接改變的是玻璃外側(cè)的對(duì)流換熱量而影響客艙熱負(fù)荷。從圖中看出，Sp < 70kph 時(shí)，人體 等效溫度整體隨著車速的上升而下降，Sp >70kph 時(shí)，車速對(duì)人體等效溫度幾乎沒(méi)有影響。值得注意的是， 除了 Head 和 Torso，其他人體部位在 Sp < 70kph 均出現(xiàn)了拐點(diǎn)。這是因?yàn)閷?duì)于夏季工況，玻璃外側(cè)壁面溫 度是由玻璃的吸收率、玻璃導(dǎo)熱率、客艙溫度共同決定，車速的提高對(duì)于客艙熱負(fù)荷的增減是不確定的， 這也代表客艙等效熱導(dǎo)率 UA 是具有小幅波動(dòng)。

(a)陽(yáng)光輻射

(b)環(huán)境溫度

(c)車速

(d)風(fēng)量

(e) 風(fēng)溫（風(fēng)量 100m3/h）

(f) 風(fēng)溫（170m3/h）

圖 7 環(huán)境因素對(duì)人體各部位等效溫度的影響

V、Tin的變化直接或是間接地會(huì)影響客艙的流場(chǎng)，導(dǎo)致人體表面風(fēng)速和表面溫度的改變而影響舒適度。等效溫度與V的關(guān)系如(d)所示。隨著風(fēng)量的上升，等效溫度的下降幅度逐漸平緩，表現(xiàn)出了反比例函數(shù)的 特征。特別是在低風(fēng)量（100m3/h-170m3/h）時(shí)等效溫度出現(xiàn)“斷崖式”的下降。因?yàn)樵诘惋L(fēng)量和高風(fēng)量狀 態(tài)下客艙的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)不具有相似性。這一現(xiàn)象也延伸到了風(fēng)溫和等效溫度的關(guān)系上。在低風(fēng)量下（圖(e)），Head 和 Torso 附近的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)被溫度場(chǎng)影響，因此對(duì)于這些部位來(lái)說(shuō)，低風(fēng)溫不一定會(huì)帶來(lái)較低的人體等效溫度。然而隨著風(fēng)量逐漸增大后（170m3/h），在相似的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)下，溫度重新成為人體等效溫度的主導(dǎo) 因素，如圖(f)所示。

圖 8 為 850w/35°C 工況下，頭部/整體舒適度=0 時(shí)（完全舒適），出風(fēng)溫度和頭部測(cè)點(diǎn)溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。從圖中可以看出，隨著出風(fēng)溫度的升高，此時(shí)對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)溫度也大致呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。因?yàn)殡S著風(fēng)量的增 大，人體表面風(fēng)速對(duì)人體舒適度的增益能夠讓人在適當(dāng)升高的空氣溫度下達(dá)到最舒適狀態(tài)。值得注意的是， 在 Tin<8.5°C 時(shí)，主駕在完全舒適的狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)溫度較為恒定。這是因?yàn)樵诘惋L(fēng)量情況下主駕人體 的表面風(fēng)速極低，達(dá)到完全舒適相當(dāng)于處于一個(gè)溫度分布均勻的環(huán)境，此時(shí)對(duì)于人體舒適度，空氣溫度是 絕對(duì)的主導(dǎo)因素。另一方面，頭部測(cè)點(diǎn)的溫度僅僅只能表征出頭局部的舒適性，F(xiàn)igure8 同樣比較了基于整 體和頭部局部舒適度兩種策略下選擇完全舒適的V/Tin組合時(shí)頭部測(cè)點(diǎn)溫度的變化。在 Tin=8.5°C 左右側(cè)呈 現(xiàn)了兩種大小趨勢(shì)。Tin<8.5°C 時(shí)基于頭部局部舒適度的策略的組合對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)溫度更低，請(qǐng)求的風(fēng)量就更 大，這是因?yàn)樵谛★L(fēng)量下，風(fēng)的走向較低，頭部達(dá)到完全舒適后，其他部位已呈現(xiàn)偏冷的趨勢(shì)；在 Tin>8.5°C時(shí), 則正好相反。

圖 8  850w/35°C 工況，頭部/整體舒適度=0 時(shí)，出風(fēng)溫度和頭部測(cè)點(diǎn)溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。藍(lán)色：主駕，紅色：左乘

從理論上來(lái)看，對(duì)于給定的外界工況，根據(jù)當(dāng)前模型可以計(jì)算出無(wú)數(shù)的V/Tin組合。然而，在實(shí)際的標(biāo) 定過(guò)程中，標(biāo)定工程師會(huì)在各種限制下僅選擇一組合適的值。圖 9 (a)為 850w/35°C 工況下，Auto22 模式 乘員各部位的等效溫度和對(duì)應(yīng)的舒適度。從結(jié)果來(lái)看，當(dāng)前標(biāo)定狀態(tài)只保證前排乘員為舒適狀態(tài)，而后排 乘員舒適度偏低，并未達(dá)到客艙的全員舒適。圖 9 (b)為前排乘員舒適度為-1~1 時(shí)，前后排的乘客全局舒適 度差異分布。后排乘客的全局舒適度平均比前排乘客低 1 個(gè)等級(jí)，且風(fēng)量越小，前后排的舒適性差異越大。如果要保持所有乘客都處于舒適區(qū)間，傳統(tǒng)標(biāo)定方法需要通過(guò)多輪的路試才能獲得合適的V/Tin組合。

 (a) 850w/35°C 工況下，當(dāng)前標(biāo)定Auto22 乘員各部位等效溫度和舒適度

(b) 前后排的舒適度差異

圖9  舒適度

在夏季工況時(shí)，增大吹風(fēng)感可以降低人體等效溫度從而提升舒適度。然而，風(fēng)速過(guò)大后加強(qiáng)了人體表 面的蒸發(fā)散熱同樣帶給人不舒適。Fanger將這該舒適度量化，Draught 是由空氣移動(dòng)所引起的人體局部 的不舒適感，Draught Risk(DR)是因此而導(dǎo)致的不滿意人數(shù)百分比，定義為：

其中 Tair表示空氣溫度；vair表示空氣流速，若 vair<0.05，則取值 0.05；Tu表示湍流強(qiáng)度， DR 通常不應(yīng)大 于 40。對(duì)于夏季工況的乘客來(lái)說(shuō)，需要關(guān)注 DR 的人體區(qū)域主要是上半身和裸露區(qū)域，包括臉部、手臂和 手。圖 10 為 850w/35°C 工況下，V/Tin組合分別為 210m3/h / 7°C 和 360m3/h / 13°C 兩種組合的主駕和左乘 的 Draught Risk 云圖分布，這兩種組合下所有乘員均處于舒適狀態(tài)。從圖中可以看出，除了主駕的左臂/手無(wú)法避開(kāi)來(lái)自左側(cè)風(fēng)口吹風(fēng)，前者關(guān)注部位的 DR 值幾乎沒(méi)有超過(guò)上限；相反的，360m3/h / 13°C 組合給 主駕和左乘的臉部都帶來(lái)不同程度的不舒適感。在標(biāo)定過(guò)程中，通過(guò) Draught Risk 可以限制需求的風(fēng)量上限。

(a) 210m3/h / 7°C

(b) 360m3/h / 13°C

圖 10 不同V/Tin組合人體表面 Draught Risk 云圖分布

基于上述的限制，當(dāng)前模型篩選出更符合全員舒適的 Auto22 風(fēng)量風(fēng)溫組合，優(yōu)化結(jié)果如表 6 所示。優(yōu)化后的組合不僅達(dá)到了全員舒適，同時(shí)通過(guò)風(fēng)量控制了 Draught Risk。同樣的，基于這一方法可以獲得 任何外界環(huán)境條件下優(yōu)化的風(fēng)量/風(fēng)溫組合，大大減少了標(biāo)定工程師在路試中試錯(cuò)的時(shí)間。

1、本文中采用了 CFD 仿真技術(shù)手段，綜合考慮了環(huán)境參數(shù)、人體代謝調(diào)節(jié)、衣服熱阻等，建立乘員 艙熱舒適性模型，計(jì)算了外溫 35°C，兩種光照強(qiáng)度 850W 和 500W 呼吸點(diǎn)溫度，仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果，二 者差異在 2°C，存在較高的一致性；

2、通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)人體等效溫度與外界溫度、光照強(qiáng)度、車速、HVAC 風(fēng)量/風(fēng)溫存在如下關(guān)系： 

（1）外界溫度/光照強(qiáng)度與人體等效溫度成線性相關(guān)，隨著外界負(fù)荷的上升，等效溫度線性上升； 

（2）車速 < 70kph 時(shí)，人體等效溫度整體隨著車速的上升而下降，車速 >70kph 時(shí)，車速對(duì)人體等效 溫度幾乎沒(méi)有影響； 

（3）風(fēng)量與人體等效溫度反比例函數(shù)的特征關(guān)系，當(dāng)風(fēng)量從 100m3/h-170m3/h 變化時(shí)等效溫度呈急劇 下降，后隨著風(fēng)量增大，人體等效溫度呈緩慢降低； 

（4）風(fēng)溫與人體等效溫度關(guān)系取決于風(fēng)量的大小，當(dāng)?shù)惋L(fēng)量情況，風(fēng)溫與人體等效溫度呈非線性關(guān) 系，當(dāng)高風(fēng)量情況，風(fēng)溫與人體風(fēng)溫符合線性關(guān)系；

3、當(dāng)滿足舒適度存在多個(gè)風(fēng)溫/風(fēng)量組合，DR 風(fēng)感不舒適度可以作為其中的評(píng)價(jià)之一，從中選取滿 足 DR 風(fēng)溫/風(fēng)量組合。

莊國(guó)華,梁長(zhǎng)裘,王達(dá)成,等.基于EHT等效溫度的夏季乘員艙熱舒適性研究[C].2024中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)汽車空氣動(dòng)力學(xué)分會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.2024:217-226.