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( 五 )

图10通过泄压阀水平截面的压力云图
很明显，与环境压力相比，过剩压力会扩散到整个座舱。模拟结束时的最大压力估计为Δp2的最大值=187.1Pa 。在关闭的门周围区域，随着空气加速，压力略低，导致动态压力增加，静态压力降低。一旦空气通道内的压力上升到环境压力以上，空气就会通过泄压阀逸出。当空气加速通过管道时，管道中的静压会降低（如图11所示，为速度标量云图）。当空气在舱内静止时，在管内和空气泄压阀处达到峰值。

图11泄压阀周围的速度云图
在静态车身泄漏的开口周围可以看到相同的现象。由于泄漏面积比抽风机小得多，因此流速要高得多（见图12）。

图12静态车身泄漏处的速度云图
一旦车门关闭动作开始，车门路径中的空气就会加速。在运动开始时，大量的空气可以通过车门和车身之间的间隙逸出，但是越小的间隙，更多的空气被推入乘员舱。图13用穿过门的水平截面中的速度标量更详细地说明了这个过程。门的最高平移速度出现在距离铰链轴最远的门边缘。故在该区域的加速度和流速最高。第一种配置的最大流速在靠近门间隙的vmax=5.93m/s时达到。在靠近车门的乘员舱外区域，流速较小，这可以解释为这部分空气不是被门直接加速。

图13车门完全关闭瞬间的速度云图
在对模拟结果进行图形化解释的基础上，对车内静压进行了更详细的分析。图10显示了车门完全关闭位置时舱室和环境之间静压。由于舱内压力变化将用于CFD模型与实验之间的对标，因此需要记录车门关闭整个过程中的压力变化。与静态压力相比，动态压力可以忽略不计。压力监测点位于试验台的正中间。在实验过程中，静压探头被放置在完全相同的位置。图14反映了第一种试验方案随时间的压力变化。在车门从门锁处的超程反转前不久达到最大压力， Δp2max=195.43Pa 。

图14方案1的舱内压力随时间变化曲线的仿真结果
结果的相关性
通过对比试验和CFD模拟过程中所有结构的舱内静压分布，验证了所提出的模拟方法的有效性。由于EZ-Slam装置仅配备一个压力探头，因此仅在试验台中心的一个位置测量压力变化。如前所述，压力记录在STAR-CCM+的同一位置。为了直观的观察实验和仿真的相关性，将压力曲线随时间叠加在一张图上。乘员舱压力的衰减不是模拟的一部分，因为一旦车门达到完全关闭位置，仿真就会停止。
图15中显示了配置1中出现的压差的模拟和实验结果。实验中的峰值压力可量化为Δpmax=204.86Pa 。在模拟中，数值峰值压力计算为Δpmax=195.43Pa 。实验和试验之间的绝对偏差模拟结果为9.43pa ，相对偏差为4.83% 。表4概述了这项研究的结果。

图15方案1的实验结果和仿真结果对比图
仿真静压与物理静压的平均相对偏差为2.896% 。虽然实验设计从总共16个方案开始，但是只有10个方案的结果显示在表4中。原因是用于仿真的输入不一致。 EZ-Slam是一个为实际车辆侧门开发的工具，包括密封系统、铰链尖端、止回杆损失和门锁消耗的能量。试验台的门被设计为排除测量中的大部分损失，从而找出空气压力对整体关闭能量的影响。但是，这并不能使EZ-Slam始终产生100%可靠的测量结果。这是因为记录的数据中并不总是正确的包括关门过度（overslam）。但这一因素对车门运动期间的峰值压力有巨大影响，因为车门仍在压缩客舱中的空气，而车身和车门之间的间隙已经为零。这就是为什么六种配置的数值明显低于测量值的原因，因为速度曲线不包括车门将密封条压缩时的过度关闭。偏差的另一个原因是泄压阀阀片的初始状态。一旦超过一定的压差阈值，这些橡胶阀片就会打开抽出器区域。在Δp=50Pa时，它们实际上完全打开。在CFD模拟中，这一过程无法模拟。在仿真模型中，阀片已处于完全打开的位置。这意味着在仿真中，压力的增加会比实际慢一点，因为在低压下，更多的空气会从泄压阀处逸出。