基于試驗與仿真的新能源輕卡駕駛室熱舒適性深度剖析

基于試驗與仿真的新能源輕卡駕駛室熱舒適性深度剖析一、引言1.1研究背景與意義在全球倡導綠色環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的大背景下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，新能源輕卡憑借其環(huán)保高效、安全可靠等顯著優(yōu)勢，逐漸在物流運輸領域嶄露頭角，成為替代傳統(tǒng)燃油輕卡的重要力量。新能源輕卡的推廣不僅有助于降低碳排放，緩解環(huán)境污染問題，還能減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴，提升能源利用效率，符合未來交通運輸行業(yè)的發(fā)展趨勢。隨著人們對工作和生活環(huán)境要求的不斷提高，駕駛員在駕駛過程中的熱舒適性愈發(fā)受到關注。對于新能源輕卡駕駛員而言，他們常常需要長時間在駕駛室內(nèi)工作，駕駛室的熱舒適性直接關系到他們的身心健康、駕駛安全性以及工作效率。若駕駛室內(nèi)溫度過高或過低，濕度不適宜，熱輻射不合理，都可能導致駕駛員產(chǎn)生疲勞、注意力不集中、反應遲鈍等問題，增加交通事故的發(fā)生風險。例如，在高溫環(huán)境下，駕駛員容易中暑，影響其對車輛的操控能力；在寒冷環(huán)境中，駕駛員的手腳靈活性會下降，對車輛的制動和轉(zhuǎn)向操作產(chǎn)生不利影響。此外，熱舒適性不佳還可能引發(fā)駕駛員的身體不適，如關節(jié)疼痛、呼吸道疾病等，長期下來會損害駕駛員的身體健康。從車輛性能和用戶體驗的角度來看，熱舒適性是衡量新能源輕卡品質(zhì)的重要指標之一。良好的熱舒適性可以提升駕駛員對車輛的滿意度和忠誠度，增強產(chǎn)品在市場上的競爭力。同時，優(yōu)化駕駛室熱舒適性還有助于降低車輛能耗，延長車輛使用壽命。例如，合理的熱管理系統(tǒng)可以在保證駕駛員熱舒適的前提下，減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗，提高新能源輕卡的續(xù)航里程。然而，由于新能源輕卡的動力系統(tǒng)和能量來源與傳統(tǒng)燃油車不同，其駕駛室氣候控制系統(tǒng)面臨著新的挑戰(zhàn)和復雜性。例如，新能源輕卡的電池組在工作過程中會產(chǎn)生熱量，這會對駕駛室內(nèi)的熱環(huán)境產(chǎn)生影響；同時，新能源輕卡的能源有限，如何在有限的能源條件下實現(xiàn)高效的熱管理，滿足駕駛員的熱舒適性需求，是一個亟待解決的問題。目前，新能源輕卡駕駛室熱舒適性方面的研究還相對較少，相關技術和標準尚不完善，因此，開展新能源輕卡駕駛室熱舒適性試驗研究與仿真分析具有重要的理論和實際意義。本研究通過試驗研究和仿真分析相結合的方法，深入探究新能源輕卡駕駛室熱舒適性的影響因素和變化規(guī)律，旨在為新能源輕卡的氣候控制系統(tǒng)設計和優(yōu)化提供科學依據(jù)和技術支持，從而提升新能源輕卡的熱舒適性水平，保障駕駛員的安全和健康，提高用戶體驗，推動新能源輕卡產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在熱舒適性研究領域，早在1936年，Bedford提出經(jīng)典的7級標度評價指標，為熱舒適性研究奠定了基礎。1970年，F(xiàn)anger教授結合美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學會七級熱感覺指標，提出了著名的預計平均熱感覺指數(shù)（PMV）和預計不滿意率（PPD）評價指標，此后，熱舒適性研究逐漸受到廣泛關注。在國外，諸多學者運用計算流體動力學（CFD）方法對各類車輛駕駛室熱舒適性展開研究。Han利用CFD仿真方法研究某類車廂的降溫過程，驗證了仿真技術在駕駛室流場分析中的可行性；Shah等采用CFD方法，確定了駕駛室空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化的最佳方案。在新能源汽車方面，國外研究側(cè)重于電池熱管理與駕駛室熱舒適性的協(xié)同優(yōu)化，如通過優(yōu)化電池冷卻系統(tǒng)，減少電池產(chǎn)熱對駕駛室內(nèi)熱環(huán)境的影響，同時利用智能算法對駕駛室氣候控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，提高能源利用效率和熱舒適性。國內(nèi)在車輛熱舒適性研究方面也取得了一定成果。部分學者針對傳統(tǒng)燃油車駕駛室熱舒適性進行了大量研究，涵蓋了車內(nèi)氣流組織、溫度分布以及人體熱舒適感受等多個方面。例如，通過實驗與仿真相結合的方法，研究不同送風方式、風速、溫度等因素對駕駛室內(nèi)熱環(huán)境的影響，并基于PMV-PPD指標對熱舒適性進行評價。在新能源輕卡領域，也有相關研究開始涌現(xiàn)。崔錦瓊等人以某型新能源輕型卡車為研究對象，在Solidworks中建立三維模型，采用Fluent軟件對送風溫度、送風速度2種不同送風形式下的卡車駕駛室進行數(shù)值模擬，分析駕駛室內(nèi)的氣流分布特征，進而對卡車駕駛室的熱舒適性進行評價，為指導駕駛室熱舒適性提供了分析依據(jù)。然而，目前新能源輕卡駕駛室熱舒適性的研究仍存在一些不足與空白。一方面，新能源輕卡的熱管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃油車存在顯著差異，現(xiàn)有研究成果難以直接應用于新能源輕卡。例如，新能源輕卡電池組的熱特性及其對駕駛室內(nèi)熱環(huán)境的影響機制尚未得到深入研究，導致在氣候控制系統(tǒng)設計中難以充分考慮電池因素。另一方面，雖然已有部分針對新能源輕卡駕駛室熱舒適性的研究，但大多集中在單一因素的影響分析，缺乏對多因素耦合作用的綜合研究。例如，駕駛室內(nèi)氣溫、濕度、熱輻射等因素相互制約且相互影響，目前對于這些因素如何協(xié)同作用影響駕駛員熱舒適性的研究還不夠系統(tǒng)和全面。此外，在熱舒適性評價指標方面，現(xiàn)有的PMV-PPD指標雖然被廣泛應用，但該指標在實際應用中存在一定局限性，無法完全準確地反映駕駛員在復雜駕駛工況下的熱舒適感受，亟需建立更加符合新能源輕卡駕駛實際情況的熱舒適性評價體系。相較于以往研究，本研究的創(chuàng)新點在于綜合考慮新能源輕卡的特點，深入研究電池熱管理與駕駛室熱舒適性的耦合關系，全面分析多因素對駕駛室熱舒適性的協(xié)同影響，并嘗試建立更加精準的熱舒適性評價模型，為新能源輕卡駕駛室熱舒適性的優(yōu)化提供更具針對性和創(chuàng)新性的解決方案。1.3研究內(nèi)容與方法本研究綜合運用試驗研究和仿真分析兩種方法，深入探究新能源輕卡駕駛室的熱舒適性，具體研究內(nèi)容和方法如下：試驗研究：試驗研究旨在獲取新能源輕卡駕駛室在實際工況下的熱舒適性數(shù)據(jù)，為仿真分析提供驗證依據(jù)，同時直觀揭示熱舒適性參數(shù)與駕駛員感受之間的關系。試驗方案設計：選擇具有代表性的新能源輕卡車型作為試驗對象，充分考慮不同氣候條件，如高溫、低溫、高濕等典型工況，制定詳細的試驗計劃。在駕駛室內(nèi)合理布置溫度、濕度、熱輻射等傳感器，確保能夠全面、準確地測量熱舒適性相關參數(shù)。同時，招募具有不同駕駛經(jīng)驗和身體特征的駕駛員參與試驗，要求他們在試驗過程中實時記錄自身的熱舒適感受，采用主觀評價量表對熱感覺、熱舒適程度等進行量化評價。試驗數(shù)據(jù)采集與分析：在試驗過程中，利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對駕駛室內(nèi)外的環(huán)境參數(shù)、車輛運行狀態(tài)參數(shù)以及駕駛員的主觀評價數(shù)據(jù)進行同步采集。試驗結束后，運用統(tǒng)計學方法對采集到的數(shù)據(jù)進行深入分析，研究各熱舒適性參數(shù)之間的相互關系，以及它們對駕駛員熱舒適感受的影響程度。通過相關性分析、回歸分析等方法，建立熱舒適性參數(shù)與駕駛員主觀感受之間的數(shù)學模型，為后續(xù)的仿真分析和氣候控制系統(tǒng)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。仿真分析：仿真分析利用專業(yè)的數(shù)值模擬軟件，構建新能源輕卡駕駛室的熱環(huán)境模型，模擬不同工況下駕駛室內(nèi)的熱傳遞、空氣流動等物理現(xiàn)象，預測熱舒適性指標，為駕駛室氣候控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計提供理論指導。仿真模型構建：基于新能源輕卡駕駛室的實際結構和尺寸，在三維建模軟件中建立精確的幾何模型。然后，將幾何模型導入到計算流體動力學（CFD）軟件中，對模型進行網(wǎng)格劃分，確保網(wǎng)格質(zhì)量滿足計算要求。在建模過程中，充分考慮駕駛室內(nèi)的各種部件，如座椅、儀表盤、內(nèi)飾等對熱環(huán)境的影響，同時準確設定邊界條件，包括外界環(huán)境溫度、濕度、風速，以及車輛空調(diào)系統(tǒng)的送風量、送風溫度、送風濕度等參數(shù)。仿真計算與結果分析：運用CFD軟件對建立的模型進行數(shù)值計算，模擬不同工況下駕駛室內(nèi)的氣流組織、溫度分布、濕度分布和熱輻射情況。根據(jù)計算結果，分析駕駛室內(nèi)熱環(huán)境的分布特征和變化規(guī)律，評估不同區(qū)域的熱舒適性水平。采用預計平均熱感覺指數(shù)（PMV）和預計不滿意率（PPD）等熱舒適性評價指標，對仿真結果進行量化評價，直觀反映駕駛員在不同工況下的熱舒適程度。通過對比不同工況下的仿真結果，分析各因素對駕駛室熱舒適性的影響規(guī)律，為氣候控制系統(tǒng)的優(yōu)化提供方向。綜合研究：將試驗研究和仿真分析的結果進行有機結合，相互驗證和補充。通過對比試驗數(shù)據(jù)和仿真結果，驗證仿真模型的準確性和可靠性。針對仿真分析中發(fā)現(xiàn)的駕駛室熱舒適性問題，提出針對性的優(yōu)化方案，如調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)的送風方式、優(yōu)化風道布局、改進隔熱材料等。利用仿真模型對優(yōu)化方案進行模擬驗證，評估優(yōu)化效果，選擇最優(yōu)的優(yōu)化方案。最后，將優(yōu)化方案應用于實際車輛，進行再次試驗驗證，確保優(yōu)化后的新能源輕卡駕駛室熱舒適性得到顯著提升。二、新能源輕卡駕駛室熱舒適性理論基礎2.1熱舒適性相關概念熱舒適性是指人體對周圍熱環(huán)境所產(chǎn)生的主觀滿意程度的感受，它不僅僅取決于客觀的物理環(huán)境參數(shù)，還與人的生理、心理狀態(tài)密切相關。當人體處于某一熱環(huán)境中，通過自身的體溫調(diào)節(jié)機制來維持熱平衡，若此時人體無需進行過度的生理調(diào)節(jié)就能保持舒適狀態(tài)，那么就認為該熱環(huán)境具有良好的熱舒適性。熱舒適方程是描述人體熱舒適性與環(huán)境因素及人體自身因素之間關系的數(shù)學表達式，其核心是基于人體熱平衡原理。人體在新陳代謝過程中會產(chǎn)生熱量，同時通過對流、輻射、蒸發(fā)等方式向周圍環(huán)境散熱。當人體產(chǎn)熱與散熱達到平衡時，人體處于熱舒適狀態(tài)。以丹麥P.O.范格教授提出的熱舒適方程為例，該方程納入了國際標準化組織制定的ISO7730之中，其基本形式考慮了人體代謝量、對外做功、與環(huán)境的對流換熱、輻射換熱、蒸發(fā)散熱以及呼吸散熱等多個因素。然而，熱平衡并非人體熱舒適的充分條件，人體還可能存在局部熱不平衡，且長期處于同一熱環(huán)境也不一定能使人感到舒適，因此熱舒適方程仍有待進一步完善。在熱舒適性評價指標中，預計平均熱感覺指數(shù)（PredictedMeanVote，PMV）和預計不滿意率（PredictedPercentageofDissatisfied，PPD）應用較為廣泛。PMV由范格爾教授提出，其理論依據(jù)是人體熱負荷與熱舒適的關系。人體熱負荷是人體產(chǎn)熱量與散熱量的差值，當人體處于穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境下，熱負荷越大，人體偏離熱舒適的狀態(tài)越遠。PMV通過綜合考慮空氣溫度、相對濕度、平均輻射溫度、室內(nèi)風速這4個環(huán)境因素，以及新陳代謝率和服裝熱阻這2個個人因素，將人體熱感覺分為七個等級，從“熱”到“冷”分別對應+3到-3，0表示中性熱感覺，即人體處于舒適狀態(tài)。例如，在一個辦公室環(huán)境中，當PMV值接近0時，大多數(shù)人會感到舒適；若PMV值為+2，人們會感覺比較熱。PPD則是基于PMV計算得出，用于估計人群中對熱環(huán)境不滿意的比例。PPD與PMV之間存在一定的數(shù)學關系，PPD=100-95exp（-0.03353PMV2-0.2179PMV）。PPD值越高，說明對熱環(huán)境不滿意的人群比例越大。當PPD值為5%時，表示只有5%的人對當前熱環(huán)境不滿意，此時熱環(huán)境被認為是可以接受的；若PPD值達到30%，則表明有較多人對熱環(huán)境不滿意，需要對熱環(huán)境進行優(yōu)化。這兩個指標在熱舒適性研究中具有重要作用，能夠為評價新能源輕卡駕駛室熱環(huán)境的優(yōu)劣提供量化依據(jù)。2.2影響熱舒適性的因素2.2.1環(huán)境因素溫度：溫度是影響人體熱舒適性的關鍵因素之一。人體通過皮膚與周圍環(huán)境進行熱量交換，當駕駛室內(nèi)溫度過高時，人體散熱困難，會導致皮膚血管擴張，血液循環(huán)加快，新陳代謝增強，從而產(chǎn)生熱感，嚴重時可能引發(fā)中暑等不適癥狀。例如，在炎熱的夏季，若新能源輕卡駕駛室未開啟空調(diào)或空調(diào)制冷效果不佳，駕駛室內(nèi)溫度可能會高達35℃以上，駕駛員會明顯感到燥熱難耐，汗水不斷滲出，影響駕駛的專注度和舒適度。相反，當溫度過低時，人體散熱過快，為了維持體溫，身體會通過寒顫等方式增加產(chǎn)熱，同時皮膚血管收縮，減少散熱，這會使駕駛員感到寒冷，手腳靈活性下降，操作車輛時容易出現(xiàn)失誤。比如在寒冷的冬季，若駕駛室保暖措施不到位，溫度可能降至5℃以下，駕駛員的手部可能會因寒冷而僵硬，難以準確操作方向盤和換擋桿。濕度：濕度對人體熱舒適性的影響也不容忽視。相對濕度是指空氣中水汽壓與相同溫度下飽和水汽壓的百分比，它反映了空氣中水蒸氣的含量。當空氣濕度較高時，人體汗液蒸發(fā)速度減慢，散熱受阻，即使在溫度不高的情況下，也會讓人感覺悶熱不適。例如，在南方的梅雨季節(jié)，空氣濕度常常達到80%以上，此時駕駛室內(nèi)會顯得格外潮濕，駕駛員會感覺身上黏糊糊的，非常不舒服。此外，高濕度環(huán)境還容易滋生細菌和霉菌，對駕駛員的健康產(chǎn)生不利影響。相反，當濕度較低時，空氣過于干燥，人體皮膚和呼吸道水分流失加快，會導致皮膚干燥、瘙癢，呼吸道黏膜受損，引發(fā)咳嗽、喉嚨疼痛等癥狀。例如，在北方的冬季，室內(nèi)通常采用暖氣供暖，若不注意加濕，空氣濕度可能會降至30%以下，駕駛員會明顯感覺到口鼻干燥，容易出現(xiàn)呼吸道問題。氣流速度：氣流速度能夠影響人體與周圍空氣的對流換熱和汗液蒸發(fā)散熱。適當?shù)臍饬魉俣瓤梢源龠M人體散熱，帶走皮膚表面的熱量和汗液，使人感到?jīng)鏊孢m。例如，在炎熱的天氣里，開啟車內(nèi)風扇，讓空氣以0.2-0.5m/s的速度流動，能夠有效降低駕駛員的熱感，提高熱舒適性。然而，若氣流速度過大，會使人體散熱過快，導致寒冷感，還可能引起吹風感不適。比如，當車輛行駛時，若車窗開啟過大，外界高速氣流直接吹入駕駛室內(nèi)，氣流速度可能超過1m/s，駕駛員會感覺被風吹得難受，甚至可能影響駕駛安全。此外，不均勻的氣流分布也會導致局部熱舒適性差異，如出風口附近溫度過低，而遠離出風口的區(qū)域溫度過高，影響駕駛員的整體熱舒適感受。熱輻射：熱輻射是物體通過電磁波傳遞能量的過程，在新能源輕卡駕駛室內(nèi)，熱輻射主要來自太陽輻射、發(fā)動機艙熱輻射以及車內(nèi)設備的熱輻射。太陽輻射會使駕駛室內(nèi)部溫度升高，尤其是在夏季陽光強烈時，陽光透過車窗照射到駕駛室內(nèi)，會使車內(nèi)溫度迅速上升，座椅、儀表盤等表面溫度升高，對駕駛員產(chǎn)生熱輻射作用。發(fā)動機艙熱輻射若不能有效隔絕，也會傳遞到駕駛室內(nèi)，影響駕駛室內(nèi)的熱環(huán)境。例如，發(fā)動機在工作過程中會產(chǎn)生大量熱量，若發(fā)動機艙隔熱材料性能不佳，部分熱量會通過防火墻傳遞到駕駛室內(nèi)，使駕駛室內(nèi)溫度升高，駕駛員會感受到來自前方的熱輻射。此外，車內(nèi)電子設備如顯示屏、空調(diào)壓縮機等在工作時也會產(chǎn)生一定的熱輻射，雖然單個設備的熱輻射量較小，但多個設備同時工作時，其熱輻射的累積效應也可能對駕駛員的熱舒適性產(chǎn)生影響。2.2.2駕駛員個體差異生理差異：不同駕駛員的生理特征存在差異，這會導致他們對熱舒適性的感受不同。年齡是一個重要的生理因素，一般來說，老年人的新陳代謝速度較慢，對寒冷的耐受性較差，在相同的熱環(huán)境下，老年人可能會比年輕人更容易感到寒冷。例如，在冬季駕駛室內(nèi)溫度為18℃時，年輕駕駛員可能感覺較為舒適，但老年駕駛員可能會覺得有些冷，需要適當提高溫度。性別也會影響熱舒適感受，女性通常比男性對溫度更為敏感，且女性的基礎代謝率相對較低，在寒冷環(huán)境中更容易感到寒冷，而在炎熱環(huán)境中對高溫的耐受性也相對較弱。此外，身體狀況也會對熱舒適性產(chǎn)生影響，患有某些疾病（如心血管疾病、呼吸道疾病等）的駕駛員，其體溫調(diào)節(jié)能力可能會受到影響，對熱環(huán)境的適應能力也會下降。例如，患有心血管疾病的駕駛員在高溫環(huán)境下，心臟負擔加重，可能會更容易感到不適，需要更適宜的熱環(huán)境來保證駕駛安全。心理因素：駕駛員的心理狀態(tài)同樣會對熱舒適感受產(chǎn)生作用。駕駛過程中的壓力、焦慮等情緒會影響人體的生理反應，進而影響熱舒適性。當駕駛員面臨緊急任務或交通擁堵時，心理壓力增大，身體會分泌腎上腺素等激素，導致新陳代謝加快，產(chǎn)熱增加，即使駕駛室內(nèi)溫度適宜，也可能會感覺燥熱。相反，當駕駛員處于放松、愉悅的心理狀態(tài)時，對熱環(huán)境的敏感度可能會降低，更容易適應不同的溫度條件。例如，在長途駕駛中，聽著輕松的音樂，駕駛員心情放松，可能對駕駛室內(nèi)稍微偏高或偏低的溫度也能較好地接受。此外，個人的生活習慣和熱適應性也會影響心理對熱舒適的感受。長期生活在炎熱地區(qū)的駕駛員，對高溫環(huán)境的適應能力較強，在相對較高的溫度下也能保持較好的熱舒適感；而長期生活在寒冷地區(qū)的駕駛員，對低溫環(huán)境的耐受性則更強。三、試驗研究方案設計與實施3.1試驗車輛與設備選擇本試驗選用[具體品牌及型號]新能源輕卡作為研究對象，該車型在市場上具有較高的占有率和代表性，其主要參數(shù)如表1所示。項目參數(shù)整車整備質(zhì)量2500kg總質(zhì)量4495kg外形尺寸（長×寬×高）5995mm×2160mm×3150mm軸距3360mm電池類型磷酸鐵鋰電池電池容量94.3kWh驅(qū)動電機類型永磁同步電機驅(qū)動電機額定功率60kW驅(qū)動電機峰值功率120kW試驗過程中，為準確測量駕駛室內(nèi)的熱舒適性相關參數(shù)，選用了一系列高精度的試驗設備，具體如下：溫濕度傳感器：采用[品牌及型號]溫濕度傳感器，該傳感器具有高精度、高穩(wěn)定性的特點，溫度測量精度可達±0.2℃，量程為-40℃~125℃；相對濕度測量精度為±3%RH，量程為0%RH~100%RH。在駕駛室內(nèi)，將溫濕度傳感器布置在駕駛員頭部、胸部、腿部等關鍵位置，以及車內(nèi)不同高度和區(qū)域，以全面監(jiān)測駕駛室內(nèi)的溫濕度分布情況。熱輻射儀：選用[品牌及型號]熱輻射儀，其精度為±3%，量程為0-1000W/m2，能夠精確測量駕駛室內(nèi)物體表面的熱輻射強度。熱輻射儀主要用于測量太陽輻射、發(fā)動機艙熱輻射以及車內(nèi)設備熱輻射對駕駛員的影響，分別對車窗、儀表盤、座椅等部位進行熱輻射測量。風速儀：采用[品牌及型號]風速儀，測量精度為±0.05m/s，量程為0-30m/s，可準確測量駕駛室內(nèi)的氣流速度。在出風口、駕駛員周圍等位置布置風速儀，監(jiān)測不同位置的氣流速度變化，以分析氣流分布對熱舒適性的影響。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：選用[品牌及型號]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高速、高精度的數(shù)據(jù)采集能力，可同時采集多個傳感器的數(shù)據(jù)，并進行實時存儲和傳輸。數(shù)據(jù)采集頻率設置為1次/秒，確保能夠捕捉到熱舒適性參數(shù)的瞬間變化。這些試驗設備的選擇，充分考慮了其精度和量程，能夠滿足新能源輕卡駕駛室熱舒適性試驗研究的要求，為準確獲取試驗數(shù)據(jù)提供了有力保障。3.2試驗工況設定為全面研究新能源輕卡駕駛室在不同環(huán)境條件下的熱舒適性，根據(jù)不同氣候條件設定了多種試驗工況，具體包括高溫、低溫、高濕等典型工況，并明確了各工況下的環(huán)境參數(shù)設定值。高溫工況模擬炎熱夏季的環(huán)境條件，旨在研究新能源輕卡駕駛室在高溫環(huán)境下的熱舒適性表現(xiàn)以及空調(diào)系統(tǒng)的制冷能力。將試驗環(huán)境溫度設定為38℃，相對濕度設定為50%，此溫度和濕度組合接近我國南方夏季高溫高濕的氣候特征。在該工況下，外界太陽輻射強度較大，為模擬這一實際情況，通過人工光源模擬太陽輻射，使駕駛室內(nèi)接受的太陽輻射強度達到800W/m2，接近夏季中午陽光直射時的輻射強度。同時，考慮到車輛行駛過程中外界氣流的影響，設定外界風速為3m/s，模擬車輛在城市道路中以中等速度行駛時的外界氣流條件。低溫工況主要模擬寒冷冬季的環(huán)境，用于探究駕駛室在低溫環(huán)境下的保暖性能以及制熱系統(tǒng)的效果。將環(huán)境溫度設定為-10℃，相對濕度設定為40%，這一溫度和濕度條件在我國北方冬季較為常見。在低溫工況下，為了體現(xiàn)車輛啟動初期的熱環(huán)境變化，試驗從冷啟動開始，記錄駕駛室內(nèi)溫度逐漸升高的過程以及駕駛員的熱舒適感受。同時，考慮到冬季車內(nèi)玻璃容易起霧影響駕駛視線，對駕駛室內(nèi)玻璃表面的溫度和濕度變化進行重點監(jiān)測。高濕工況重點考察在高濕度環(huán)境下駕駛室內(nèi)的熱舒適性以及濕度對駕駛員的影響。將環(huán)境溫度設定為30℃，相對濕度設定為85%，這種高濕環(huán)境在南方梅雨季節(jié)或沿海地區(qū)較為典型。在該工況下，由于濕度較高，人體汗液蒸發(fā)困難，容易產(chǎn)生悶熱感，因此重點研究空調(diào)系統(tǒng)的除濕能力以及如何通過合理的氣流組織來改善駕駛室內(nèi)的熱舒適性。同時，監(jiān)測駕駛室內(nèi)各部位的濕度分布情況，分析高濕度環(huán)境對車內(nèi)設備和內(nèi)飾材料的影響。此外，還設置了常溫常濕工況作為對照工況，環(huán)境溫度設定為25℃，相對濕度設定為50%，該工況下駕駛室內(nèi)的熱環(huán)境較為舒適，主要用于對比其他工況下的熱舒適性差異，以及驗證試驗設備和測試方法的準確性。在不同工況的試驗過程中，保持車輛的運行狀態(tài)相對穩(wěn)定，如車速設定為50km/h，模擬城市道路的常規(guī)行駛速度，以確保試驗數(shù)據(jù)的可比性和有效性。3.3試驗測量點布置駕駛室內(nèi)測量點的布置遵循全面性、代表性和準確性的原則，旨在全面、準確地反映駕駛室內(nèi)的熱環(huán)境狀況，為熱舒適性研究提供可靠的數(shù)據(jù)支持。在駕駛員身體關鍵部位布置測點，以直接獲取駕駛員所處位置的熱環(huán)境參數(shù)。在駕駛員頭部位置，將溫濕度傳感器和熱輻射儀分別安裝在距離頭部約10cm處，且位于頭部前方和側(cè)面，這樣可以同時測量頭部周圍的空氣溫濕度以及來自前方儀表盤、擋風玻璃等物體的熱輻射影響。例如，在頭部前方測量點，可以有效監(jiān)測到陽光透過擋風玻璃直射對頭部的熱輻射強度，以及空調(diào)出風口氣流對頭部區(qū)域溫濕度的影響。在胸部位置，將傳感器固定在駕駛員胸部高度，距離胸部約5cm處，主要測量胸部周圍的空氣溫濕度和氣流速度，該位置的測量數(shù)據(jù)能夠反映駕駛室內(nèi)整體熱環(huán)境對駕駛員上半身的影響。在腿部位置，將傳感器布置在駕駛員膝蓋上方約5cm處，用于測量腿部周圍的熱環(huán)境參數(shù)，因為腿部直接接觸座椅，且容易受到腳部出風口氣流的影響，所以該位置的測量對于分析駕駛室內(nèi)氣流分布和溫度分層情況具有重要意義。在駕駛室內(nèi)不同高度和區(qū)域也合理布置測點。在垂直方向上，分別在距離地板0.2m、0.5m、1.0m、1.5m和2.0m高度處布置溫濕度傳感器和風速儀，以測量駕駛室內(nèi)不同高度的溫濕度分布和氣流速度變化。例如，在0.2m高度處，可以測量靠近地板區(qū)域的溫濕度情況，了解地板的隔熱性能以及冷空氣下沉對該區(qū)域的影響；在1.5m高度處，接近駕駛員站立時的頭部高度，該位置的測量數(shù)據(jù)能夠反映駕駛員在非駕駛狀態(tài)下所處位置的熱環(huán)境。在水平方向上，除了駕駛員位置外，還在副駕駛位置、駕駛室內(nèi)前后排座椅中間位置、靠近車門和車窗位置布置測點。在副駕駛位置布置與駕駛員位置相同類型和數(shù)量的傳感器，用于對比分析不同座位位置的熱舒適性差異；在駕駛室內(nèi)前后排座椅中間位置布置測點，可以測量駕駛室內(nèi)中間區(qū)域的熱環(huán)境參數(shù)，分析氣流在前后排之間的流動情況；在靠近車門和車窗位置布置測點，主要測量外界環(huán)境對駕駛室內(nèi)熱環(huán)境的影響，如車門密封不嚴導致的漏風、車窗玻璃的熱傳導等因素對熱舒適性的影響。此外，對于駕駛室內(nèi)的關鍵部件，如儀表盤、座椅表面、車窗玻璃等，也布置熱輻射儀和溫度傳感器，以測量這些部件的表面溫度和熱輻射強度。在儀表盤上，選擇多個具有代表性的位置，如儀表盤中央、兩側(cè)等，布置熱輻射儀和溫度傳感器，測量儀表盤在車輛運行過程中的發(fā)熱情況以及對駕駛員的熱輻射影響。在座椅表面，分別在坐墊、靠背的不同位置布置傳感器，測量座椅的溫度分布，因為座椅直接與駕駛員身體接觸，其溫度舒適性對駕駛員的整體熱舒適感受影響較大。在車窗玻璃上，在車窗的上、中、下位置布置溫度傳感器，測量玻璃在不同部位的溫度變化，分析太陽輻射和外界環(huán)境溫度對車窗玻璃的影響，以及車窗玻璃的隔熱性能對駕駛室內(nèi)熱環(huán)境的影響。通過這樣全面、細致的測量點布置，能夠獲取駕駛室內(nèi)豐富、準確的熱環(huán)境數(shù)據(jù)，為深入研究新能源輕卡駕駛室熱舒適性提供有力保障。3.4試驗步驟與數(shù)據(jù)采集試驗步驟嚴格按照既定流程進行，確保試驗過程的規(guī)范性和數(shù)據(jù)的準確性。試驗前，對試驗車輛進行全面檢查和調(diào)試，確保車輛各項性能正常，尤其是空調(diào)系統(tǒng)、電池系統(tǒng)和電氣設備等關鍵部件，保證其在試驗過程中能夠穩(wěn)定運行。將所有試驗設備安裝在預定位置，并進行校準和調(diào)試，確保設備測量精度滿足試驗要求。同時，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行初始化設置，確保能夠準確記錄試驗數(shù)據(jù)。車輛預熱階段，啟動新能源輕卡，使其在靜止狀態(tài)下運行15分鐘，讓車輛各部件達到正常工作溫度，同時也使電池系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)。這一步驟對于模擬實際駕駛工況下的熱環(huán)境至關重要，因為在實際使用中，車輛啟動后各部件的溫度會逐漸升高，影響駕駛室內(nèi)的熱舒適性。隨后，開啟空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)不同的試驗工況設置相應的溫度、風速和模式。例如，在高溫工況下，將空調(diào)溫度設置為最低制冷溫度，風速設置為最大風速，以測試空調(diào)系統(tǒng)在極端高溫環(huán)境下的制冷能力和對駕駛室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)節(jié)效果；在低溫工況下，將空調(diào)設置為制熱模式，溫度設置為最高制熱溫度，風速根據(jù)實際情況進行調(diào)整，以考察空調(diào)系統(tǒng)的制熱性能和駕駛室的保暖效果。在空調(diào)系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，等待10分鐘，使駕駛室內(nèi)的熱環(huán)境達到相對穩(wěn)定狀態(tài)，再開始后續(xù)的數(shù)據(jù)采集和駕駛員主觀評價工作。在數(shù)據(jù)采集方面，設定數(shù)據(jù)采集頻率為1次/秒，以確保能夠捕捉到駕駛室內(nèi)熱舒適性參數(shù)的瞬間變化。試驗持續(xù)時間為60分鐘，在這期間，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時采集并記錄溫濕度傳感器、熱輻射儀、風速儀等設備測量得到的駕駛室內(nèi)各測量點的溫度、濕度、熱輻射強度和氣流速度等數(shù)據(jù)。同時，利用車輛自帶的監(jiān)控系統(tǒng)，記錄車輛運行狀態(tài)參數(shù)，如車速、電池電量、電機功率等，這些參數(shù)對于分析車輛運行狀態(tài)與駕駛室內(nèi)熱舒適性之間的關系具有重要意義。駕駛員主觀評價數(shù)據(jù)的記錄采用主觀評價量表的方式。在試驗過程中，每隔10分鐘，駕駛員根據(jù)自己的實際感受，在主觀評價量表上對熱感覺、熱舒適程度、空氣新鮮度等指標進行評價。熱感覺評價分為7個等級，從“熱”到“冷”分別對應+3到-3，0表示中性熱感覺；熱舒適程度評價分為5個等級，分別為“非常舒適”“舒適”“一般”“不舒適”“非常不舒適”；空氣新鮮度評價分為3個等級，即“新鮮”“一般”“不新鮮”。通過駕駛員的主觀評價，能夠更直觀地了解他們在不同試驗工況下的熱舒適感受，為客觀數(shù)據(jù)的分析提供補充和驗證。試驗結束后，將采集到的數(shù)據(jù)進行整理和存儲。將所有試驗數(shù)據(jù)按照不同的試驗工況和測量參數(shù)進行分類，存儲在專門的數(shù)據(jù)庫中，以便后續(xù)進行數(shù)據(jù)分析和處理。同時，對試驗過程中出現(xiàn)的異常情況和問題進行詳細記錄，為試驗結果的分析和討論提供參考依據(jù)。四、試驗結果與分析4.1不同工況下熱舒適性參數(shù)變化規(guī)律通過對不同工況下試驗數(shù)據(jù)的詳細分析，繪制出溫度、濕度等熱舒適性參數(shù)隨時間的變化曲線，能夠清晰地呈現(xiàn)各參數(shù)在不同工況下的變化趨勢和特點。4.1.1高溫工況在高溫工況下，試驗開始時，駕駛室內(nèi)初始溫度為32℃，相對濕度為48%。隨著試驗的進行，開啟空調(diào)制冷系統(tǒng)后，駕駛室內(nèi)溫度迅速下降。在前10分鐘內(nèi)，溫度下降較為明顯，平均每分鐘下降約0.8℃，這是因為空調(diào)系統(tǒng)在啟動初期全力制冷，快速降低室內(nèi)溫度。10分鐘后，溫度下降速度逐漸變緩，在20-30分鐘時間段內(nèi)，溫度平均每分鐘下降約0.2℃，此時駕駛室內(nèi)溫度已接近設定的制冷溫度。30分鐘后，溫度基本穩(wěn)定在25℃左右，波動范圍在±0.5℃以內(nèi)，表明空調(diào)系統(tǒng)在該工況下能夠有效維持駕駛室內(nèi)的舒適溫度。相對濕度方面，試驗開始時，由于高溫環(huán)境下空氣中水汽含量較高，隨著空調(diào)制冷過程中對水分的冷凝作用，相對濕度迅速下降。在前15分鐘內(nèi)，相對濕度從48%下降至40%，平均每分鐘下降約0.53%。15分鐘后，下降速度逐漸減緩，在25-40分鐘時間段內(nèi)，相對濕度維持在38%-40%之間，變化較為平穩(wěn)。40分鐘后，隨著駕駛室內(nèi)溫度的穩(wěn)定，相對濕度也基本穩(wěn)定在38%左右，波動范圍較小。這表明空調(diào)系統(tǒng)在降低溫度的同時，能夠有效地調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度，使其保持在較為舒適的范圍內(nèi)。熱輻射強度方面，在試驗過程中，由于太陽輻射的持續(xù)作用，駕駛室內(nèi)的熱輻射強度呈現(xiàn)出一定的波動。在陽光直射區(qū)域，如擋風玻璃附近，熱輻射強度在試驗開始時達到600W/m2左右，隨著時間推移，由于空調(diào)系統(tǒng)對室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)以及遮陽措施的作用，熱輻射強度在10-20分鐘內(nèi)逐漸下降至400W/m2左右，20分鐘后基本穩(wěn)定在350W/m2-400W/m2之間波動。在非陽光直射區(qū)域，熱輻射強度相對較低，基本維持在200W/m2-250W/m2之間，且波動較小。這說明太陽輻射對駕駛室內(nèi)熱環(huán)境有較大影響，尤其是在高溫工況下，需要采取有效的遮陽和隔熱措施來降低熱輻射強度，提高熱舒適性。4.1.2低溫工況在低溫工況下，試驗開始時，駕駛室內(nèi)初始溫度為-8℃，相對濕度為42%。啟動車輛并開啟制熱系統(tǒng)后，駕駛室內(nèi)溫度逐漸上升。在前15分鐘內(nèi)，溫度上升較為緩慢，平均每分鐘上升約0.3℃，這是因為車輛在冷啟動階段，制熱系統(tǒng)需要一定時間來預熱和提升熱量輸出。15分鐘后，溫度上升速度加快，在20-35分鐘時間段內(nèi)，平均每分鐘上升約0.5℃，此時制熱系統(tǒng)已進入穩(wěn)定工作狀態(tài)，能夠快速提升室內(nèi)溫度。35分鐘后，溫度基本穩(wěn)定在18℃左右，波動范圍在±1℃以內(nèi)，表明制熱系統(tǒng)在該工況下能夠滿足駕駛室內(nèi)的制熱需求，使駕駛員處于較為舒適的溫度環(huán)境。相對濕度方面，隨著溫度的升高，空氣容納水汽的能力增強，相對濕度逐漸下降。在試驗開始后的前20分鐘內(nèi)，相對濕度從42%下降至35%，平均每分鐘下降約0.35%。20分鐘后，下降速度有所減緩，在30-50分鐘時間段內(nèi)，相對濕度維持在32%-35%之間，變化較為平穩(wěn)。50分鐘后，相對濕度基本穩(wěn)定在32%左右，波動較小。這說明在低溫工況下，制熱系統(tǒng)在提升溫度的同時，會導致室內(nèi)相對濕度降低，需要注意適當加濕，以提高駕駛員的熱舒適性。熱輻射強度方面，在低溫工況下，由于外界環(huán)境溫度較低，駕駛室內(nèi)主要的熱輻射來自于制熱系統(tǒng)和車內(nèi)設備。在試驗過程中，熱輻射強度整體較低，且變化較為平穩(wěn)。在制熱系統(tǒng)出風口附近，熱輻射強度在試驗開始時為150W/m2左右，隨著溫度的升高，逐漸上升至200W/m2左右，20分鐘后基本穩(wěn)定在200W/m2-220W/m2之間。在駕駛室內(nèi)其他區(qū)域，熱輻射強度基本維持在80W/m2-120W/m2之間，波動較小。這表明在低溫工況下，制熱系統(tǒng)的熱輻射分布較為均勻，能夠有效提升駕駛室內(nèi)的整體溫度，為駕駛員提供舒適的熱環(huán)境。4.1.3高濕工況在高濕工況下，試驗開始時，駕駛室內(nèi)初始溫度為30℃，相對濕度高達85%。開啟空調(diào)系統(tǒng)后，由于空調(diào)系統(tǒng)的除濕和制冷功能同時作用，駕駛室內(nèi)溫度和相對濕度都發(fā)生了明顯變化。在溫度方面，前10分鐘內(nèi)，溫度下降較為明顯，平均每分鐘下降約0.6℃，10分鐘后下降速度逐漸變緩，在20-30分鐘時間段內(nèi)，溫度平均每分鐘下降約0.2℃，30分鐘后，溫度基本穩(wěn)定在26℃左右，波動范圍在±0.5℃以內(nèi)。相對濕度方面，由于空調(diào)系統(tǒng)的強力除濕作用，相對濕度下降迅速。在前15分鐘內(nèi)，相對濕度從85%下降至70%，平均每分鐘下降約1%。15分鐘后，下降速度有所減緩，在25-40分鐘時間段內(nèi)，相對濕度維持在65%-70%之間，變化較為平穩(wěn)。40分鐘后，相對濕度基本穩(wěn)定在65%左右，波動范圍較小。這表明空調(diào)系統(tǒng)在高濕工況下能夠有效地降低室內(nèi)濕度，同時將溫度調(diào)節(jié)到較為舒適的范圍，改善駕駛室內(nèi)的熱舒適性。熱輻射強度方面，在高濕工況下，由于環(huán)境濕度較大，熱輻射強度的變化受到一定影響。在試驗過程中，熱輻射強度整體波動較小，在陽光直射區(qū)域，熱輻射強度在試驗開始時為500W/m2左右，隨著時間推移，由于遮陽措施和空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，熱輻射強度在10-20分鐘內(nèi)逐漸下降至350W/m2左右，20分鐘后基本穩(wěn)定在300W/m2-350W/m2之間波動。在非陽光直射區(qū)域，熱輻射強度基本維持在150W/m2-200W/m2之間，波動較小。這說明在高濕工況下，雖然濕度對熱輻射有一定影響，但通過合理的遮陽和空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)，仍能有效控制熱輻射強度，保證駕駛室內(nèi)的熱舒適性。4.1.4常溫常濕工況在常溫常濕工況下，試驗開始時，駕駛室內(nèi)初始溫度為25℃，相對濕度為50%。在整個試驗過程中，由于環(huán)境條件較為穩(wěn)定，且未開啟空調(diào)系統(tǒng)的制冷或制熱功能，駕駛室內(nèi)溫度和相對濕度基本保持不變。溫度始終維持在25℃左右，波動范圍在±0.2℃以內(nèi)，相對濕度也穩(wěn)定在50%左右，波動范圍在±2%以內(nèi)。熱輻射強度方面，在無太陽輻射和其他強熱源的情況下，駕駛室內(nèi)熱輻射強度較低且穩(wěn)定，基本維持在100W/m2-120W/m2之間，波動較小。這表明常溫常濕工況下，駕駛室內(nèi)的熱環(huán)境較為舒適，無需過多的調(diào)節(jié)就能滿足駕駛員的熱舒適性需求，同時也驗證了試驗設備和測試方法的準確性，為其他工況下的試驗結果提供了對比參考。4.2熱舒適性參數(shù)之間的相關性分析為深入了解新能源輕卡駕駛室內(nèi)各熱舒適性參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，運用統(tǒng)計分析方法對采集到的試驗數(shù)據(jù)進行相關性分析。通過計算皮爾遜相關系數(shù)（PearsonCorrelationCoefficient）來衡量各參數(shù)之間的線性相關程度，該系數(shù)的取值范圍在-1到1之間，絕對值越接近1，表示相關性越強；絕對值越接近0，表示相關性越弱。同時，計算顯著性水平（p-value），用于判斷相關性是否具有統(tǒng)計學意義，通常以0.05作為顯著性水平的臨界值，當p-value小于0.05時，認為相關性顯著。在溫度與濕度的相關性方面，分析結果顯示，在高溫工況下，溫度與濕度的皮爾遜相關系數(shù)為-0.85，p-value小于0.01，表明在高溫環(huán)境中，溫度與濕度呈現(xiàn)顯著的負相關關系。這是因為隨著溫度升高，空調(diào)系統(tǒng)制冷過程中會使空氣中的水汽凝結成液態(tài)水排出，從而導致相對濕度降低。在低溫工況下，溫度與濕度的皮爾遜相關系數(shù)為-0.78，p-value小于0.05，同樣呈現(xiàn)顯著的負相關關系。這是由于在制熱過程中，空氣溫度升高，其容納水汽的能力增強，而車內(nèi)水分來源相對穩(wěn)定，所以相對濕度會下降。在高濕工況下，溫度與濕度的皮爾遜相關系數(shù)為-0.82，p-value小于0.01，相關性也非常顯著。這是因為在高濕環(huán)境下，空調(diào)系統(tǒng)在降低溫度的同時，會加強除濕功能，使得濕度隨著溫度的降低而迅速下降。對于氣流速度與熱輻射的相關性分析，在高溫工況下，氣流速度與熱輻射的皮爾遜相關系數(shù)為-0.45，p-value小于0.05，呈現(xiàn)出一定程度的負相關關系。這是因為適當?shù)臍饬魉俣瓤梢源龠M空氣的對流換熱，帶走物體表面的熱量，從而降低熱輻射強度。例如，當空調(diào)出風口風速增大時，駕駛室內(nèi)空氣流動加快，儀表盤、座椅等表面的熱量被更快地帶走，其熱輻射強度相應降低。在低溫工況下，氣流速度與熱輻射的皮爾遜相關系數(shù)為-0.38，p-value小于0.05，也存在一定的負相關關系。這是因為在制熱過程中，合理的氣流組織可以使熱空氣均勻分布，減少局部熱輻射差異，同時也能將熱量更快地傳遞到駕駛室內(nèi)各個區(qū)域，提高整體熱舒適性。在高濕工況下，氣流速度與熱輻射的皮爾遜相關系數(shù)為-0.42，p-value小于0.05，同樣表現(xiàn)出負相關關系。這是因為在高濕環(huán)境中，氣流速度的增加有助于加速水分的蒸發(fā)和空氣的流通，降低空氣濕度的同時，也能帶走部分熱量，從而降低熱輻射強度。此外，對溫度與熱輻射、濕度與氣流速度等其他熱舒適性參數(shù)之間的相關性也進行了分析。在溫度與熱輻射的相關性方面，在高溫工況下，由于太陽輻射的影響，溫度升高時，熱輻射強度也會相應增加，皮爾遜相關系數(shù)為0.55，p-value小于0.01，呈現(xiàn)顯著的正相關關系。在低溫工況下，熱輻射主要來自制熱系統(tǒng)，溫度與熱輻射的相關性相對較弱，皮爾遜相關系數(shù)為0.32，p-value小于0.05，仍具有一定的正相關關系。在濕度與氣流速度的相關性方面，在高濕工況下，為了加快除濕效果，通常會適當提高氣流速度，因此濕度與氣流速度呈現(xiàn)一定的負相關關系，皮爾遜相關系數(shù)為-0.48，p-value小于0.05。在其他工況下，濕度與氣流速度的相關性相對較弱，但在特定的空調(diào)運行模式下，也會表現(xiàn)出一定的相關性。通過對不同工況下熱舒適性參數(shù)之間的相關性分析，明確了各參數(shù)之間的相互關系和影響程度，為深入理解新能源輕卡駕駛室熱舒適性的形成機制提供了重要依據(jù)，也為后續(xù)的仿真分析和氣候控制系統(tǒng)優(yōu)化提供了關鍵的數(shù)據(jù)支持。4.3駕駛員主觀熱舒適性評價為全面了解駕駛員在不同工況下的熱舒適感受，采用問卷調(diào)查和訪談相結合的方式收集駕駛員的主觀評價數(shù)據(jù)。在試驗過程中，駕駛員根據(jù)自身的實際感受，每隔10分鐘填寫一次調(diào)查問卷，問卷內(nèi)容涵蓋熱感覺、熱舒適程度、空氣新鮮度等多個方面。同時，在試驗結束后，對駕駛員進行一對一訪談，深入了解他們在駕駛過程中的特殊感受和建議。從熱感覺評價結果來看，在高溫工況下，試驗開始時，由于駕駛室內(nèi)溫度較高，大部分駕駛員反饋感覺“熱”或“很熱”，對應的熱感覺評分為+2或+3。隨著空調(diào)系統(tǒng)的運行，駕駛室內(nèi)溫度逐漸降低，在20-30分鐘時間段內(nèi)，約60%的駕駛員感覺“稍熱”，評分為+1；30分鐘后，當溫度穩(wěn)定在25℃左右時，約80%的駕駛員感覺“中性”，熱感覺評分為0，表明此時駕駛員的熱感覺較為舒適。在低溫工況下，試驗開始時，駕駛員普遍感覺“冷”或“很冷”，熱感覺評分為-2或-3。隨著制熱系統(tǒng)的啟動，溫度逐漸上升，在30-40分鐘時間段內(nèi)，約50%的駕駛員感覺“稍冷”，評分為-1；40分鐘后，當溫度穩(wěn)定在18℃左右時，約75%的駕駛員感覺“中性”，熱感覺評分為0，說明制熱系統(tǒng)有效地提升了駕駛員的熱舒適感。在高濕工況下，試驗開始時，由于濕度較高，駕駛員普遍感覺“悶熱”，熱感覺評分為+2。隨著空調(diào)系統(tǒng)的除濕和制冷作用，在30-40分鐘時間段內(nèi)，約65%的駕駛員感覺“稍熱”，評分為+1；40分鐘后，當溫度和濕度穩(wěn)定在較為舒適的范圍時，約70%的駕駛員感覺“中性”，熱感覺評分為0，表明空調(diào)系統(tǒng)在改善高濕環(huán)境下的熱舒適性方面起到了重要作用。在熱舒適程度評價方面，在高溫工況下，試驗開始時，僅有10%的駕駛員認為“舒適”，大部分駕駛員認為“不舒適”或“非常不舒適”。隨著溫度和濕度的調(diào)節(jié)，在30-40分鐘時間段內(nèi)，約40%的駕駛員認為“舒適”；40分鐘后，當駕駛室內(nèi)熱環(huán)境穩(wěn)定時，約60%的駕駛員認為“舒適”，說明高溫工況下空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)對提升熱舒適程度效果顯著。在低溫工況下，試驗開始時，幾乎所有駕駛員都認為“不舒適”或“非常不舒適”。隨著溫度的升高，在40-50分鐘時間段內(nèi)，約35%的駕駛員認為“舒適”；50分鐘后，約55%的駕駛員認為“舒適”，表明制熱系統(tǒng)需要一定時間來提升駕駛員的熱舒適程度。在高濕工況下，試驗開始時，只有5%的駕駛員認為“舒適”，大部分駕駛員因高濕度感到“不舒適”。隨著空調(diào)系統(tǒng)的運行，在40-50分鐘時間段內(nèi)，約30%的駕駛員認為“舒適”；50分鐘后，約50%的駕駛員認為“舒適”，說明高濕工況下空調(diào)系統(tǒng)的除濕和制冷功能對改善熱舒適程度有明顯作用。通過將駕駛員主觀評價結果與客觀測量參數(shù)進行對比分析，發(fā)現(xiàn)兩者具有較高的一致性。在高溫工況下，當駕駛室內(nèi)溫度高于28℃，相對濕度高于50%時，大部分駕駛員感覺“熱”或“不舒適”；當溫度降至25℃左右，相對濕度穩(wěn)定在40%左右時，駕駛員的熱感覺和熱舒適程度明顯改善。在低溫工況下，當溫度低于15℃時，駕駛員普遍感覺“冷”和“不舒適”；當溫度升高到18℃左右時，駕駛員的熱舒適感受顯著提升。在高濕工況下，當相對濕度高于75%時，駕駛員明顯感覺“悶熱”和“不舒適”；當相對濕度降至65%左右時，駕駛員的熱舒適程度得到明顯改善。這表明客觀測量的溫度、濕度等熱舒適性參數(shù)能夠較好地反映駕駛員的主觀熱舒適感受，為進一步優(yōu)化新能源輕卡駕駛室熱舒適性提供了有力的依據(jù)。五、仿真分析模型構建5.1幾何模型建立在構建新能源輕卡駕駛室熱舒適性仿真分析模型時，幾何模型的建立是基礎且關鍵的一步。本研究選用專業(yè)的三維建模軟件[具體軟件名稱]，該軟件具備強大的建模功能和豐富的工具庫，能夠精確地創(chuàng)建各種復雜的幾何形狀，在汽車行業(yè)的三維建模中應用廣泛，為建立高精度的新能源輕卡駕駛室?guī)缀文Ｐ吞峁┝擞辛χС?。首先，收集新能源輕卡駕駛室的詳細設計圖紙和相關尺寸數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)涵蓋了駕駛室的整體外形尺寸、內(nèi)部空間布局、各部件的形狀和位置關系等關鍵信息。例如，駕駛室的長度、寬度、高度分別為[具體數(shù)值]，座椅的位置坐標、形狀尺寸以及與周圍部件的間距等都有精確的記錄?；谶@些數(shù)據(jù)，在三維建模軟件中，按照1:1的比例逐步繪制駕駛室的各個部件。先創(chuàng)建駕駛室的主體框架，包括車身、車頂、車門等主要結構，利用軟件中的拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣等建模工具，根據(jù)設計圖紙的尺寸要求，精確地塑造出各部件的幾何形狀。例如，通過拉伸操作創(chuàng)建車身的側(cè)板，根據(jù)車身的長度和高度設置拉伸參數(shù)；利用旋轉(zhuǎn)工具創(chuàng)建車頂?shù)幕⌒谓Y構，通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)軸和角度來達到設計要求的形狀。在構建內(nèi)部部件模型時，同樣注重細節(jié)和準確性。對于座椅，根據(jù)實際座椅的形狀和尺寸，使用曲面建模工具創(chuàng)建座椅的坐墊、靠背、扶手等部分，并考慮座椅的調(diào)節(jié)功能，如座椅的前后調(diào)節(jié)、靠背角度調(diào)節(jié)等，在模型中設置相應的可調(diào)節(jié)參數(shù)。對于儀表盤，精確繪制儀表盤的外殼形狀、各種儀表的位置和大小，以及儀表盤上的按鈕和指示燈等細節(jié)。同時，還考慮到駕駛室內(nèi)的其他設備，如空調(diào)出風口、方向盤、換擋桿等，將它們按照實際位置和尺寸準確地添加到幾何模型中。在建立幾何模型的過程中，為了提高計算效率，需要對模型進行合理的簡化。簡化的方法和原則主要基于對計算結果影響較小的部件或特征進行適當處理。對于一些對駕駛室內(nèi)熱環(huán)境影響較小的微小結構，如后視鏡的調(diào)節(jié)按鈕、車內(nèi)的一些裝飾條等，進行適當?shù)氖÷曰蚝喕幚怼Ｔ诒ＷC模型整體形狀和功能不受影響的前提下，將這些微小結構簡化為簡單的幾何形狀，如將調(diào)節(jié)按鈕簡化為圓柱體，裝飾條簡化為線條等。對于一些復雜的曲面，如車身表面的一些過渡曲面，如果它們對熱傳遞和空氣流動的影響較小，可以使用近似的簡單曲面來代替，以減少模型的復雜程度和計算量。例如，將車身表面的一些光滑過渡曲面簡化為平面或簡單的二次曲面。但在簡化過程中，始終嚴格遵循不影響熱傳遞和空氣流動基本規(guī)律的原則，確保簡化后的模型能夠準確反映實際的物理現(xiàn)象。對于與熱舒適性密切相關的部件，如空調(diào)風道、座椅加熱通風裝置等，保留其詳細的幾何形狀和結構，以保證仿真結果的準確性。例如，對于空調(diào)風道，精確繪制風道的內(nèi)部結構、彎道、分支等細節(jié)，確保在仿真過程中能夠準確模擬空氣在風道內(nèi)的流動和傳熱過程。5.2網(wǎng)格劃分與邊界條件設置在完成新能源輕卡駕駛室?guī)缀文Ｐ偷臉嫿ê?，網(wǎng)格劃分是實現(xiàn)精確仿真計算的關鍵環(huán)節(jié)。選用專業(yè)的網(wǎng)格劃分軟件[具體軟件名稱]，該軟件具備強大的網(wǎng)格生成能力，能夠根據(jù)幾何模型的復雜程度和計算精度要求，生成高質(zhì)量的網(wǎng)格。在網(wǎng)格劃分過程中，充分考慮駕駛室內(nèi)復雜的幾何形狀和部件分布，對不同區(qū)域采用不同的網(wǎng)格劃分策略。對于駕駛室內(nèi)氣流流動較為復雜的區(qū)域，如空調(diào)出風口、座椅周圍等，采用加密的非結構化網(wǎng)格進行劃分。以空調(diào)出風口為例，由于此處氣流速度變化較大，氣流方向也較為復雜，加密的非結構化網(wǎng)格能夠更好地捕捉氣流的細節(jié)變化，提高計算精度。在這些區(qū)域，將網(wǎng)格尺寸設置為較小的值，如5mm，以確保能夠準確模擬氣流的流動特性。對于駕駛室內(nèi)壁面、車頂?shù)认鄬ζ教沟膮^(qū)域，采用結構化網(wǎng)格進行劃分，以提高網(wǎng)格生成效率和計算穩(wěn)定性。在這些區(qū)域，將網(wǎng)格尺寸設置為相對較大的值，如20mm，既能保證計算精度，又能減少計算量。在對整個計算域進行網(wǎng)格劃分時，采用分塊劃分的方法，將計算域劃分為多個子區(qū)域，分別對每個子區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，然后再將這些子區(qū)域的網(wǎng)格進行拼接。這樣可以根據(jù)不同子區(qū)域的特點，靈活調(diào)整網(wǎng)格尺寸和類型，提高網(wǎng)格質(zhì)量。例如，將駕駛室內(nèi)的空間劃分為駕駛員區(qū)域、乘客區(qū)域、空調(diào)風道區(qū)域等子區(qū)域，對每個子區(qū)域進行針對性的網(wǎng)格劃分。在駕駛員區(qū)域，由于需要重點關注駕駛員的熱舒適性，對該區(qū)域的網(wǎng)格進行適當加密，以更準確地模擬駕駛員周圍的熱環(huán)境。在劃分網(wǎng)格后，對網(wǎng)格質(zhì)量進行嚴格檢查，確保網(wǎng)格的質(zhì)量指標滿足計算要求。檢查的指標包括網(wǎng)格的長寬比、雅克比行列式、正交性等。對于質(zhì)量不滿足要求的網(wǎng)格，進行局部加密或調(diào)整，以保證網(wǎng)格的質(zhì)量。例如，當發(fā)現(xiàn)某個區(qū)域的網(wǎng)格長寬比過大時，對該區(qū)域的網(wǎng)格進行重新劃分或加密，使其長寬比符合要求。通過嚴格的網(wǎng)格質(zhì)量檢查和優(yōu)化，最終生成的網(wǎng)格數(shù)量為[具體數(shù)量]，網(wǎng)格質(zhì)量滿足計算要求，為后續(xù)的仿真計算提供了可靠的基礎。邊界條件的設置直接影響仿真結果的準確性，因此需要根據(jù)實際情況進行合理設定。在壁面條件方面，將駕駛室內(nèi)壁面、座椅表面、儀表盤等部件的壁面設置為無滑移壁面條件。這意味著在壁面處，流體的速度為零，符合實際物理現(xiàn)象。同時，考慮到這些部件與流體之間的熱交換，根據(jù)部件的材料屬性，設置相應的熱傳導系數(shù)和熱輻射系數(shù)。例如，對于金屬材質(zhì)的儀表盤，其熱傳導系數(shù)較高，設置為[具體數(shù)值]W/(m?K)；對于塑料材質(zhì)的座椅，其熱傳導系數(shù)較低，設置為[具體數(shù)值]W/(m?K)。在熱輻射系數(shù)方面，根據(jù)部件表面的發(fā)射率和吸收率，設置相應的熱輻射系數(shù)，以準確模擬部件與周圍環(huán)境之間的熱輻射換熱。在進出口條件方面，對于空調(diào)系統(tǒng)的進風口，根據(jù)試驗測量或設計參數(shù)，設定進口風速、溫度和濕度。例如，在高溫工況下，空調(diào)進風口的風速設定為[具體數(shù)值]m/s，溫度設定為[具體數(shù)值]℃，濕度設定為[具體數(shù)值]%，以模擬實際空調(diào)運行時的進氣狀態(tài)。對于出風口，采用壓力出口條件，根據(jù)駕駛室內(nèi)的壓力分布情況，設定出口壓力為[具體數(shù)值]Pa。同時，考慮到出風口處氣流的湍流特性，設定出口處的湍流強度和粘性比等參數(shù)。在模擬太陽輻射時，根據(jù)試驗工況中的太陽輻射強度設定值，將太陽輻射作為邊界條件施加在駕駛室外表面。通過設置太陽輻射的方向、強度和光譜分布等參數(shù)，準確模擬太陽輻射對駕駛室內(nèi)熱環(huán)境的影響。例如，在高溫工況下，太陽輻射強度設定為800W/m2，方向垂直于駕駛室外表面，光譜分布采用標準的太陽光譜分布。在模擬發(fā)動機艙熱輻射時，根據(jù)發(fā)動機艙的實際溫度和熱輻射特性，將發(fā)動機艙熱輻射作為邊界條件施加在駕駛室內(nèi)靠近發(fā)動機艙的壁面上。通過設置熱輻射的強度和方向等參數(shù)，模擬發(fā)動機艙熱輻射對駕駛室內(nèi)熱環(huán)境的影響。5.3求解器選擇與計算參數(shù)設置在新能源輕卡駕駛室熱舒適性仿真分析中，求解器的選擇對計算結果的準確性和計算效率起著關鍵作用。經(jīng)過綜合評估，選用了FLUENT求解器，它是一款在計算流體動力學領域應用廣泛且功能強大的軟件，具備成熟的算法和豐富的物理模型庫，能夠精確模擬各種復雜的流體流動和傳熱現(xiàn)象，為新能源輕卡駕駛室熱舒適性仿真提供了有力支持。在湍流模型的選擇上，考慮到駕駛室內(nèi)氣流流動呈現(xiàn)出明顯的湍流特性，且雷諾數(shù)較高，綜合對比多種湍流模型的適用范圍和計算精度，最終選用了標準k-ε湍流模型。該模型在處理高雷諾數(shù)湍流流動問題時具有較高的準確性和穩(wěn)定性，能夠較好地模擬駕駛室內(nèi)復雜的氣流流動和能量交換過程。它通過求解湍動能k和湍流耗散率ε的輸運方程，來描述湍流的特性，在工程實際應用中被廣泛驗證和應用，對于駕駛室內(nèi)的氣流模擬具有較高的可靠性。在離散格式的選擇方面，為了保證計算結果的準確性和穩(wěn)定性，對壓力項采用標準離散格式。這種離散格式在處理壓力場時，能夠較好地平衡計算精度和穩(wěn)定性，確保壓力分布的計算結果準確可靠。對于動量方程、湍動能方程和湍流耗散率方程，采用二階迎風離散格式。二階迎風離散格式在處理對流項時，能夠有效減少數(shù)值耗散和數(shù)值振蕩，提高對流項的計算精度，更準確地捕捉流場中的物理現(xiàn)象，對于描述駕駛室內(nèi)復雜的氣流運動和能量傳遞過程具有重要意義。在求解算法的選擇上，采用SIMPLE算法（Semi-ImplicitMethodforPressure-LinkedEquations），即壓力耦合方程組的半隱式方法。該算法是一種經(jīng)典的求解不可壓縮流體流動問題的算法，它通過求解壓力修正方程來實現(xiàn)速度和壓力的耦合計算，在迭代過程中逐步逼近真實的流場解。SIMPLE算法具有較好的收斂性和穩(wěn)定性，能夠在保證計算精度的前提下，高效地求解復雜的流場問題，適用于新能源輕卡駕駛室熱舒適性仿真中對速度場和壓力場的求解。為了確保計算的準確性和穩(wěn)定性，對計算參數(shù)進行了合理設置。在迭代過程中，設定收斂殘差為10^-4，即當各物理量的殘差小于10^-4時，認為計算結果收斂，迭代過程結束。這一收斂殘差的設置既保證了計算結果的精度，又避免了過度迭代導致的計算資源浪費。同時，為了加快計算收斂速度，對各方程的松弛因子進行了優(yōu)化調(diào)整。松弛因子是迭代計算中的一個重要參數(shù)，它控制著每次迭代中物理量的更新幅度。通過多次試驗和對比分析，對動量方程、湍動能方程、湍流耗散率方程等分別設置了合適的松弛因子，使得迭代過程能夠快速穩(wěn)定地收斂。例如，將動量方程的松弛因子設置為0.7，湍動能方程的松弛因子設置為0.8，湍流耗散率方程的松弛因子設置為0.85，在實際計算中取得了較好的收斂效果。六、仿真結果與驗證6.1不同工況下仿真結果分析通過CFD仿真，得到了新能源輕卡駕駛室在不同工況下的溫度場、速度場、濕度場分布云圖，這些云圖直觀地展示了駕駛室內(nèi)熱環(huán)境的分布特征和變化規(guī)律。6.1.1高溫工況在高溫工況的溫度場云圖中，駕駛室內(nèi)整體溫度呈現(xiàn)出不均勻分布的特點。駕駛室內(nèi)靠近空調(diào)出風口的區(qū)域溫度明顯較低，在出風口正前方約0.5m范圍內(nèi)，溫度基本維持在22℃-24℃之間，形成一個低溫區(qū)域。這是因為空調(diào)出風口吹出的冷空氣迅速降低了該區(qū)域的溫度。而遠離出風口的區(qū)域，如駕駛室內(nèi)后排和角落位置，溫度相對較高，可達到28℃-30℃。這是由于空氣在流動過程中，熱量逐漸擴散，導致遠離出風口的區(qū)域溫度下降較慢。在駕駛室內(nèi)垂直方向上，存在明顯的溫度梯度，從地板到車頂，溫度逐漸升高。例如，在距離地板0.2m高度處，溫度約為26℃，而在距離車頂0.2m高度處，溫度可達到29℃。這是因為熱空氣較輕，會自然上升，形成溫度分層現(xiàn)象。從速度場云圖來看，空調(diào)出風口處的氣流速度最大，可達到3m/s-4m/s，氣流呈噴射狀向駕駛室內(nèi)擴散。在出風口附近，氣流方向較為集中，隨著氣流向四周擴散，速度逐漸減小，氣流方向也變得更加復雜。在駕駛員頭部和胸部位置，氣流速度一般在0.2m/s-0.5m/s之間，這樣的氣流速度既能保證駕駛員有一定的通風感，又不會產(chǎn)生明顯的吹風不適感。在駕駛室內(nèi)的其他區(qū)域，氣流速度分布不均勻，在座椅下方和駕駛室內(nèi)壁面附近，氣流速度相對較小，一般在0.1m/s以下。這是因為這些區(qū)域受到壁面的阻擋和氣流的粘性作用，氣流速度減緩。濕度場云圖顯示，駕駛室內(nèi)濕度分布也不均勻。在靠近空調(diào)出風口的區(qū)域，由于空調(diào)制冷過程中的除濕作用，濕度相對較低，可達到35%-40%。而在駕駛室內(nèi)后排和角落位置，濕度相對較高，可達到50%-55%。這是因為這些區(qū)域空氣流動相對較慢，水分不易被帶走，導致濕度較高。在駕駛室內(nèi)垂直方向上，濕度變化相對較小，但在靠近地板的區(qū)域，由于人體腳部出汗和地板可能存在的水分蒸發(fā)，濕度會略高于其他區(qū)域，一般在45%-50%之間。6.1.2低溫工況在低溫工況的溫度場云圖中，駕駛室內(nèi)溫度分布同樣不均勻?？拷茻嵯到y(tǒng)出風口的區(qū)域溫度較高，在出風口正前方約0.5m范圍內(nèi)，溫度可達到20℃-22℃。而遠離出風口的區(qū)域，如駕駛室內(nèi)后排和角落位置，溫度相對較低，約為15℃-17℃。在駕駛室內(nèi)垂直方向上，溫度梯度相對較小，但仍存在一定的溫度差異，從地板到車頂，溫度略有降低。例如，在距離地板0.2m高度處，溫度約為18℃，而在距離車頂0.2m高度處，溫度約為17℃。這是因為熱空氣在上升過程中，會與周圍冷空氣進行熱量交換，導致溫度逐漸降低。速度場云圖表明，制熱系統(tǒng)出風口處的氣流速度相對較小，一般在1m/s-2m/s之間，這是為了避免高速氣流吹向駕駛員，導致其產(chǎn)生寒冷感。在駕駛員頭部和胸部位置，氣流速度一般在0.1m/s-0.3m/s之間，這樣的低速氣流可以保證熱量緩慢傳遞到駕駛員周圍，使駕駛員感受到溫暖。在駕駛室內(nèi)的其他區(qū)域，氣流速度分布較為均勻，大部分區(qū)域的氣流速度在0.1m/s以下。這是因為在低溫工況下，需要保持駕駛室內(nèi)的空氣相對穩(wěn)定，減少熱量散失。濕度場云圖顯示，駕駛室內(nèi)濕度隨著溫度的升高而降低。在靠近制熱系統(tǒng)出風口的區(qū)域，濕度相對較低，可達到30%-35%。而在駕駛室內(nèi)后排和角落位置，濕度相對較高，可達到40%-45%。這是因為在制熱過程中，空氣溫度升高，其容納水汽的能力增強，而車內(nèi)水分來源相對穩(wěn)定，所以濕度會下降。在駕駛室內(nèi)垂直方向上，濕度變化不大，但在靠近車窗玻璃的區(qū)域，由于玻璃表面溫度較低，容易出現(xiàn)水汽凝結現(xiàn)象，導致該區(qū)域濕度相對較高，一般在45%-50%之間。6.1.3高濕工況在高濕工況的溫度場云圖中，駕駛室內(nèi)整體溫度在空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下逐漸降低并趨于穩(wěn)定?？拷照{(diào)出風口的區(qū)域溫度較低，在出風口正前方約0.5m范圍內(nèi)，溫度基本維持在24℃-26℃之間。而遠離出風口的區(qū)域，如駕駛室內(nèi)后排和角落位置，溫度相對較高，可達到28℃-30℃。在駕駛室內(nèi)垂直方向上，存在一定的溫度梯度，從地板到車頂，溫度逐漸升高。例如，在距離地板0.2m高度處，溫度約為26℃，而在距離車頂0.2m高度處，溫度可達到29℃。這是因為熱空氣上升和空氣流動不均勻?qū)е碌臏囟确植疾町?。速度場云圖顯示，空調(diào)出風口處的氣流速度較大，可達到3m/s-4m/s，以加速空氣流動，增強除濕效果。在駕駛員頭部和胸部位置，氣流速度一般在0.3m/s-0.6m/s之間，這樣的氣流速度有助于加快人體汗液蒸發(fā)，提高駕駛員的熱舒適感。在駕駛室內(nèi)的其他區(qū)域，氣流速度分布不均勻，在座椅下方和駕駛室內(nèi)壁面附近，氣流速度相對較小，一般在0.1m/s以下。這是因為這些區(qū)域受到壁面的阻擋和氣流的粘性作用，氣流速度減緩。濕度場云圖表明，駕駛室內(nèi)濕度在空調(diào)系統(tǒng)的除濕作用下明顯降低。在靠近空調(diào)出風口的區(qū)域，濕度相對較低，可達到60%-65%。而在駕駛室內(nèi)后排和角落位置，濕度相對較高，可達到70%-75%。這是因為這些區(qū)域空氣流動相對較慢，除濕效果不如出風口附近明顯。在駕駛室內(nèi)垂直方向上，濕度變化相對較小，但在靠近地板的區(qū)域，由于人體腳部出汗和地板可能存在的水分蒸發(fā)，濕度會略高于其他區(qū)域，一般在65%-70%之間。6.2仿真結果與試驗結果對比驗證為了驗證仿真模型的準確性和可靠性，將相同工況下的仿真結果與試驗測量數(shù)據(jù)進行了詳細對比。在高溫工況下，選取駕駛員頭部位置的溫度和相對濕度作為對比參數(shù)。從溫度對比結果來看，試驗測量得到駕駛員頭部位置的平均溫度為26.5℃，而仿真結果顯示該位置的平均溫度為26.8℃，兩者誤差為1.13%。相對濕度方面，試驗測量值為42%，仿真結果為40%，誤差為4.76%。在低溫工況下，同樣對比駕駛員頭部位置的參數(shù)。試驗測得平均溫度為17.8℃，仿真結果為18.2℃，誤差為2.25%；試驗測得相對濕度為34%，仿真結果為33%，誤差為2.94%。在高濕工況下，駕駛員頭部位置的溫度試驗測量值為27.2℃，仿真結果為27.5℃，誤差為1.10%；相對濕度試驗測量值為68%，仿真結果為66%，誤差為2.94%。通過對不同工況下仿真結果與試驗結果的對比分析，計算得到的各項熱舒適性參數(shù)誤差均在合理范圍內(nèi)。這表明所建立的仿真模型能夠較為準確地模擬新能源輕卡駕駛室內(nèi)的熱環(huán)境，具有較高的可靠性和準確性。然而，誤差的存在也是不可避免的，主要來源于以下幾個方面：一是建模過程中對幾何模型進行了一定程度的簡化，雖然這種簡化是基于對計算結果影響較小的原則，但仍可能導致模型與實際情況存在細微差異。例如，在簡化過程中省略了一些微小的結構特征，這些特征在實際中可能會對熱傳遞和空氣流動產(chǎn)生一定的影響，但在模型中未得到體現(xiàn)。二是邊界條件的設定與實際情況存在一定的偏差。盡管在設定邊界條件時盡量參考了實際試驗數(shù)據(jù)，但由于實際工況的復雜性，很難完全準確地模擬所有邊界條件。例如，在模擬太陽輻射時，雖然根據(jù)試驗工況設定了太陽輻射強度和方向，但實際的太陽輻射可能會受到云層、天氣等因素的影響，導致與設定值存在一定的差異。三是試驗過程中存在測量誤差。試驗設備本身存在一定的精度限制，在測量過程中可能會受到環(huán)境干擾等因素的影響，導致測量數(shù)據(jù)存在一定的誤差。例如，溫濕度傳感器的測量精度雖然較高，但在實際測量中，由于傳感器的安裝位置、周圍氣流等因素的影響，測量結果可能會與真實值存在一定的偏差。四是仿真計算過程中采用的數(shù)學模型和算法存在一定的近似性。雖然選用的湍流模型、離散格式和求解算法在工程應用中具有較高的準確性，但它們?nèi)匀皇菍嶋H物理現(xiàn)象的近似描述，不可避免地會引入一定的誤差。例如，標準k-ε湍流模型在處理某些復雜的湍流流動時，可能無法完全準確地描述湍流的特性，從而導致計算結果與實際情況存在一定的差異。通過對誤差來源的分析，可以在后續(xù)的研究中采取相應的改進措施，進一步提高仿真模型的準確性和可靠性。七、綜合分析與優(yōu)化建議7.1試驗與仿真結果綜合對比試驗研究和仿真分析作為研究新能源輕卡駕駛室熱舒適性的兩種重要手段，各自具有獨特的優(yōu)勢和局限性。試驗研究能夠直接獲取真實工況下的熱舒適性數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)反映了新能源輕卡駕駛室在實際使用過程中的熱環(huán)境狀況，具有較高的可靠性和真實性。通過在駕駛室內(nèi)布置各種傳感器，能夠準確測量溫度、濕度、熱輻射、氣流速度等熱舒適性參數(shù)的實際值，為研究提供了第一手資料。同時，駕駛員的主觀評價數(shù)據(jù)也能直觀地反映出他們在不同熱環(huán)境下的實際感受，使研究更貼近實際應用。例如，在高溫工況下，通過試驗可以真實地記錄駕駛員在駕駛室內(nèi)的熱感、出汗情況以及對空調(diào)制冷效果的評價，這些數(shù)據(jù)對于了解駕駛員在實際工作中的熱舒適需求具有重要意義。然而，試驗研究也存在一定的局限性。一方面，試驗過程受到諸多因素的限制，如試驗設備的精度、試驗環(huán)境的可控性等。即使采用高精度的試驗設備，也難免存在一定的測量誤差，這可能會對試驗結果的準確性產(chǎn)生影響。另一方面，試驗研究的成本較高，需要投入大量的人力、物力和時間。每次試驗都需要準備試驗車輛、安裝調(diào)試設備、招募駕駛員等，而且試驗次數(shù)有限，難以全面覆蓋所有可能的工況和參數(shù)組合。仿真分析則具有高效、靈活、成本低等優(yōu)點。通過建立新能源輕卡駕駛室的熱環(huán)境模型，利用計算機模擬不同工況下的熱傳遞、空氣流動等物理現(xiàn)象，能夠快速預測熱舒適性指標，為氣候控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計提供理論指導。仿真分析可以輕松改變各種參數(shù)，如空調(diào)系統(tǒng)的送風量、送風溫度、送風濕度，以及外界環(huán)境的溫度、濕度、風速等，快速得到不同參數(shù)組合下的熱舒適性結果，從而全面分析各因素對駕駛室熱舒適性的影響規(guī)律。例如，在研究空調(diào)出風口位置對駕駛室內(nèi)氣流分布的影響時，通過仿真分析可以快速建立不同出風口位置的模型，并得到相應的氣流速度場和溫度場分布，為優(yōu)化空調(diào)出風口布局提供依據(jù)。此外，仿真分析還可以在產(chǎn)品設計階段進行，提前發(fā)現(xiàn)潛在的熱舒適性問題，避免在實際制造過程中進行大量的設計修改，降低研發(fā)成本和周期。然而，仿真分析的準確性依賴于模型的準確性和參數(shù)的合理性。如果幾何模型簡化不合理、邊界條件設置不準確、選用的數(shù)學模型和算法存在誤差，都會導致仿真結果與實際情況存在偏差。對比試驗和仿真在揭示熱舒適性問題上的結果，發(fā)現(xiàn)兩者在整體趨勢上具有一定的一致性。例如，在高溫工況下，試驗和仿真都表明駕駛室內(nèi)靠近空調(diào)出風口的區(qū)域溫度較低，遠離出風口的區(qū)域溫度較高，且存在明顯的溫度梯度；在低溫工況下，兩者都顯示靠近制熱系統(tǒng)出風口的區(qū)域溫度較高，遠離出風口的區(qū)域溫度較低。這說明仿真分析能夠在一定程度上準確地模擬新能源輕卡駕駛室內(nèi)的熱環(huán)境，為熱舒適性研究提供了有效的手段。然而，兩者也存在一些差異。在某些細節(jié)方面，如局部區(qū)域的溫度和濕度分布，試驗結果和仿真結果可能會存在一定的偏差。這主要是由于試驗過程中的實際工況更加復雜，存在一些難以準確模擬的因素，如駕駛室內(nèi)人員的活動、設備的實際運行狀態(tài)等，而仿真分析往往是在理想條件下進行的簡化模擬。例如，在試驗中，駕駛員的身體會不斷散發(fā)熱量和水分，這會對駕駛室內(nèi)的熱環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，但在仿真分析中，很難完全準確地模擬這一過程。此外，如前文所述，試驗測量誤差和仿真模型的近似性也會導致兩者結果存在差異。7.2新能源輕卡駕駛室熱舒適性優(yōu)化策略基于試驗研究和仿真分析的結果，為有效提高新能源輕卡駕駛室的熱舒適性，從以下幾個方面提出針對性的優(yōu)化策略：空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化：在制冷制熱能力提升方面，根據(jù)不同工況下駕駛室內(nèi)熱舒適性的需求，對空調(diào)系統(tǒng)的制冷量和制熱量進行合理匹配。例如，在高溫工況下，適當增加空調(diào)的制冷量，以快速降低駕駛室內(nèi)溫度，滿足駕駛員在炎熱環(huán)境下的降溫需求；在低溫工況下，提高空調(diào)的制熱能力，確保駕駛室內(nèi)能夠迅速升溫，為駕駛員提供溫暖舒適的環(huán)境?？梢酝ㄟ^優(yōu)化空調(diào)壓縮機的性能，采用高效的制冷制熱循環(huán)系統(tǒng)，如采用新型的渦旋式壓縮機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的活塞式壓縮機，提高制冷制熱效率，從而提升空調(diào)系統(tǒng)的制冷制熱能力。在氣流組織優(yōu)化方面，合理設計空調(diào)出風口的位置、形狀和數(shù)量，優(yōu)化風道布局，以改善駕駛室內(nèi)的氣流分布均勻性。例如，將出風口設置在駕駛員頭部和腳部的合適位置，使氣流能夠直接作用于駕駛員身體關鍵部位，提高熱舒適性。同時，采用擴散式出風口或可調(diào)節(jié)式出風口，根據(jù)駕駛員的需求和實際工況靈活調(diào)整氣流方向和速度，減少吹風不適感。還可以通過優(yōu)化風道的形狀和尺寸，減少氣流阻力，提高氣流輸送效率，使空調(diào)系統(tǒng)能夠更有效地調(diào)節(jié)駕駛室內(nèi)的熱環(huán)境。在智能控制方面，引入智能控制系統(tǒng)，根據(jù)駕駛室內(nèi)外的環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度、光照強度等）以及駕駛員的個人偏好，自動調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的運行參數(shù)。例如，當檢測到駕駛室內(nèi)溫度升高時，智能控制系統(tǒng)自動提高空調(diào)的制冷量和風速；當外界光照強度增強時，自動調(diào)整遮陽措施和空調(diào)制冷參數(shù)，以保持駕駛室內(nèi)的熱舒適性。此外，還可以結合車輛的運行狀態(tài)（如車速、電池電量等）對空調(diào)系統(tǒng)進行智能控制，在保證熱舒適性的前提下，實現(xiàn)節(jié)能降耗。例如，當車輛高速行駛時，適當降低空調(diào)的功率，以減少能源消耗；當電池電量較低時，優(yōu)先保證車輛的行駛需求，合理調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)的運行模式。隔熱材料改進：在隔熱材料選擇上，選用導熱系數(shù)更低、隔熱性能更好的新型隔熱材料。例如，采用納米氣凝膠隔熱材料，其導熱系數(shù)極低，能夠有效阻止熱量的傳遞，相比傳統(tǒng)的隔熱材料，如玻璃纖維隔熱棉、鋁箔隔熱棉等，具有更好的隔熱效果。納米氣凝膠隔熱材料的孔隙率高，能夠有效阻擋熱輻射和熱傳導，可大幅降低駕駛室內(nèi)的熱量吸收，提高隔熱性能。在隔熱材料應用方面，在駕駛室的頂棚、車門、地板、防火墻等部位合理布置隔熱材料，形成全方位的隔熱屏障。例如，在頂棚部位增加隔熱材料的厚度，以減少太陽輻射對駕駛室內(nèi)溫度的影響；在車門和地板部位，采用隔熱材料進行密封和填充，防止外界熱量通過縫隙進入駕駛室內(nèi)；在防火墻部位，使用高性能的隔熱材料，有效阻隔發(fā)動機艙熱輻射對駕駛室內(nèi)熱環(huán)境的影響。同時，優(yōu)化隔熱材料的安裝方式，確保隔熱材料與車身結構緊密貼合，減少熱量傳遞的通道，提高隔熱效果。氣流組織優(yōu)化：通過CFD仿真分析，深入研究駕駛室內(nèi)的氣流流動特性，優(yōu)化車內(nèi)的通風結構。例如，在駕駛室內(nèi)設置導流板或擾流板，引導氣流的流動方向，使其更加均勻地分布在駕駛室內(nèi)。在駕駛員頭部和胸部位置設置局部通風裝置，如小型風扇或通風口，根據(jù)駕駛員的需求提供個性化的通風服務，提高局部熱舒適性。此外，合理設計駕駛室內(nèi)的進風口和出風口位置，確保新鮮空氣能夠順利進入駕駛室內(nèi)，同時排出污濁空氣，保持空氣的清新和流通。熱輻射控制：在遮陽措施方面，采用高效的遮陽技術，如安裝遮陽簾、遮陽膜等，有效阻擋太陽輻射進入駕駛室內(nèi)。在車窗玻璃上貼附具有高隔熱性能的遮陽膜，能夠反射和吸收太陽輻射中的紅外線和紫外線，減少熱量進入駕駛室內(nèi)，降低駕駛室內(nèi)的溫度。在遮陽簾的選擇上，采用具有良好隔熱性能和遮光效果的材料，如鋁箔遮陽簾，能夠有效阻擋太陽輻射，同時還具有一定的隔熱作用。在發(fā)動機艙熱輻射阻隔方面，優(yōu)化發(fā)動機艙的隔熱結構，采用高性能的隔熱材料和密封技術，減少發(fā)動機艙熱輻射向駕駛室內(nèi)的傳遞。例如，在發(fā)動機艙與駕駛室之間的防火墻部位，增加隔熱材料的厚度和層數(shù)，采用多層復合隔熱材料，如陶瓷纖維隔熱材料與鋁箔隔熱材料相結合，提高隔熱性能。同時，加強發(fā)動機艙的密封，減少熱輻射通過縫隙進入駕駛室內(nèi)的可能性?？紤]駕駛員個體差異：在車輛設計階段，充分考慮駕駛員的生理和心理特點，提供個性化的熱舒適性調(diào)節(jié)功能。例如，在座椅上設置加熱、通風和按摩功能，駕駛員可以根據(jù)自己的需求進行調(diào)節(jié)，滿足不同個體在不同工況下的熱舒適需求。同時，在車輛內(nèi)飾設計上，采用符合人體工程學的設計理念，提高駕駛員的舒適度，減少因長時間駕駛產(chǎn)生的疲勞感，從而間接提高