摘要随着汽车行业竞争的加剧|车门关闭过程中乘员舱压力的CFD仿真与验证( 二 )

在这个关系式中， r表示铰链轴到门的外边缘的距离，并定义边缘的圆形路径的半径。角速度由ω为车门旋转角速度。
3.泄压区域
在车门关闭动作中，一部分被推入驾驶室的空气通过车身中的泄压孔逸出。泄压孔是车身结构中的开口，当所有关闭装置（门、窗）完全关闭时，允许空气逸出。一旦车门与密封系统完全接触，车身上唯一预期的开口就是泄压孔。泄压孔积越大，空气压力峰值越低。
4.静态车身泄露
除泄压孔区域外，还有另一个“意外”区域为车身结构中的“开口” ，允许空气逸出。这称为静态车身泄漏。车身不是完全密封的存在一定的泄露，不过，在过去的几年中，这一数字已减小到很小的程度，因为它是噪音的来源。同样的静态车身泄漏量越大，压力峰值越低。
5.空调的气流
几乎所有最近生产的车辆都配备了空调。在车门关闭过程中，来自鼓风机的额外气流会对乘员舱内的压力发展产生负面影响。流量越大，压力峰值越高
3D模型
一维研究在汽车工业中已经有普遍应用，用于量化和预测车门关闭效果。但是，在文献中很少得到一种经过验证的三维模拟方法来预测空气阻力对车门关闭力的贡献。

图3CFD仿真和试验使用的几何模型
目前的三维研究正是为了解决这一问题。此外，上述简化和物理基础要求精确的三维模型，以研究空气压力和关门运动之间的影响关系。该模型需要在仿真和验证两个阶段对引入的影响因素进行调整。如下文所述，建立了代表不同测试配置的完整测试方案。图3显示了试验台的模型和CFD仿真模型。它配备了两个泄压阀和一个真实的空气路径（每个90°弯头两个）。根据欧洲小型车（福特嘉年华， B-segment）选择座舱容积和车门面积。车厢容积可以通过两个箱子来改变，这两个箱子可以置换一部分车厢空气。车门开口配有单个密封环，以降低噪音因素，并在车门关闭时密封驾驶室。该模型还配备了开口，用于模拟静态车身泄漏和空调的空气流动。
1.钢架
2.木板
3.车身静态泄漏开口
4.泄压阀
5.类似于泄压路径的管子
6.密封圈
7.门铰链
8.简化的锁紧机构
9.可操纵运输轮
由于密封系统的压缩和铰链摩擦引起的能量损失在物理模型上可以忽略不计。验证试验期间关闭的速度用作CFD计算的输入。
实验设计
通过实验的统计设计，生成了一组测试方案。通过对模型的设计，引入的影响参数是可变的，可以方便地组合出不同的结构。参数的各个阶段如表1所示。
表1DOE试验矩阵中每个参数方案的概述

每两个阶段六个配置参数会设计产生64个实验。这允许详细测定每个因素的影响。在本研究中，根据文献选择了第四阶段的因素进行实验设计，将实验数量限制在16个。这就足够了，因为本研究的主题在于设计一种有效的模拟方法，而不是详细分析效果。尽管如此，仍足以研究主要因素的影响。应用软件Minitab用于进行实验设计。
实验测试
利用测量装置“EZ-Slam”对该装置进行了实验分析。此装置是用于分析当前生产车辆和原型上的车门关闭力的先进工具。在车门关闭过程中， EZ-Slam保存了全面分析门关闭过程所需的各种数据。除了关闭速度外，乘员舱压力也由车内的一个小型压力探头监测。通过实测的压力和速度分布，验证了CFD分析的模拟结果。图4显示了安装在试验台上的EZ-Slam系统。