胡忠文

（苏州市职业大学 机电工程学院，江苏 苏州 215104）

车辆挡风玻璃的除霜性能是汽车强制性评价指标之一，它直接影响到汽车行驶状态下驾驶员和乘客的视野、安全性和舒适性。改善汽车挡风玻璃除霜性能是当下研究的重点和热点。由于传统实验方法周期长、成本高，因此CFD方法受到国内外学者的重视，Ashok Patidar等[1]通过建立除霜风道的三维模型，在Fluent软件中采用等温度流场和能量方程的方法对挡风玻璃除霜性能进行了仿真模拟与分析。张晓兰等[2]采用CFD方法研究了两种不同结构的风道对汽车挡风玻璃除霜性能的影响。陶其铭等[3]通过对六种不同的风道结构进行除霜性能模拟仿真，研究了汽车空调除霜风道出风口的气流分布形态对挡风玻璃除霜效果的影响。谷正气等[4]通过在汽车除霜风道中增加导流板，并将其结构尺寸作为变量，将挡风玻璃不同区域的努赛尔数作为目标进行优化，从而得到最优参数并进行验证，以提高优化设计效率。

1 数值模拟

1.1 数学模型

暖风气流从汽车除霜出风口吹出，对挡风玻璃进行对流换热，玻璃将接收到的热量传导至外侧的霜层，一旦玻璃与霜层的边界上累计的热量超过了霜层的初始能量，霜层便开始融化[5]。

霜层初始能量的计算公式为：

其中：Einitial为初始能量；ρ为霜层密度；t为霜层厚度；A为边界面积；cp为霜层比热；T为温度；L为潜热。

累计边界热流为：

其中：Cemp为经验系数；A为边界面积；qw(τ)为单位面积边界热流。

霜层开始融化后，未融化霜层的厚度为：