周加福

（华人运通技术有限公司上海分公司 210210）

1 车身内部结构空气压力模型

1.1 本计算方法基于以下模型假设

（1）车门的最大关闭速度较小，研究对象的气体均认为是不可压缩流体。

（2）将关门气流近似看成是沿通道方向的一维流动，忽略壁沿的速度梯降[1-2]。

如图1所示，车门旋转带动空气往车内移动，体积为V，车内气压增高气体压缩，压缩体积为V1，同时空气通过变化的门缝和不变的其他孔洞往车外泄漏，门缝泄漏的流量为V2，其他出口泄漏的流量为V3，根据流体的连续性[3-4]，体积V=V1+V2+V3。

1.2 车门旋转带动的空气体积V

假设在t0时刻，车门速度为ω，车内和车外的气压都是P（大气压）

经过△t时间后达到t1时刻，车门速度为ω1，车内和车外的气压都是P1

在t0时刻以ω的角速度推动车门关闭，经过△t的时间，车门扫略过的包络体积为V=SiRi△t。

图1 车内空气流动模型

1.3 车内气压升高压缩的空气体积V1

因为有V体积的空气往车内推。使车内气压升高，假设在△t末的车内压力为P1，根据理想气体状态方程，车内空气体积变化量为

1.4 门缝泄漏的空气体积V2

在门缝处，t0-t1时刻，门缝的平均面积为Ag，t0时车内压力为p，t1时车内压力为P1

1.5 其他出口泄露的空气体积V3

除此之外，汽车还存在很多小孔洞，这些小孔洞会进行试验，测量出一条的泄漏曲线，称为整车泄漏曲线[5]。

图2 车内空气流动模型

泄漏曲线为孔洞泄漏流速F关于压力p的关系，F=f(p)；

由于已知以上函数关系，所以其他出口的泄漏流量为：

根据流体连续性，有

式中，

Si—门上密封条之间某一微分单元的面积，m2

Ri—微分单元距离铰链轴的旋转半径，m

ω—车门转动角速度，rad/s

Δt—车门运动时长，s

Ag—空气流过密封条的门缝面积，m2

ρ—空气密度，kg/m3

V0—车内的空间体积，m3

F(t)—t时刻的整车泄漏流量，CFM

f' (P)—泄漏曲线的导数函数

P—初始压力，Pa

求解以上方程，可以得出车身内部压力升高值P1。

2 密封条之间空气压力模型

在流体中，流体的流速越快，其压强越小[6-8]。引入参数α表示流体压强与流速的关系，α=1表示流速1 m/s的流体，其压强下降1 Pa。

上式为这种模型流速与压强的关系，其中ρ为空气密度。

随着空气的流出，压强也会变得越来越低，流速也随着压强的变化而变化，速度的加速度为：

图3 密封条之间结构模型

在车门系统中，一般会存在几道密封条结构，且密封条结构之间也存在一定空间。如图3所示，车门在关闭过程中，密封条之间的空气也同时受到压缩，并对车门产生反作用力，阻碍车门关闭。在内侧密封条处，空气流过的门缝面积为Av，在时间段dt开始时刻，密封条之间的空气压力为P’，根据公式，此时的速度为：

在dt时间段末，密封条之间的空气压力P’1，根据速度变化关系，此时的空气流动速度为：

则此段时间内，从密封条之间的空间流入到车内的空气体积为：

同理，在外侧密封条处，可得到：

式中：

Si—门上密封条之间某一微分单元的面积，m2

Ri—微分单元距离铰链轴的旋转半径，m

ω—车门转动角速度，rad/s

dt—车门运动时长，s

Av—空气流过内侧密封条的门缝面积，m2

At—空气流过外侧密封条的门缝面积，m2

α—参数α表示流体压强与流速的关系

ρ—空气密度，kg/m3

Vt0—密封条之间的空间体积，m3

P'—初始压力，Pa

求解以上方程，可得出密封条之间空气升高的压力P1'。