汽车风挡除冰CFD分析

为满足法规对汽车风挡的除冰要求，缩短汽车的开发时间和降低开发成本，利用CFD方法针对汽车空调除冰的性能模拟正在变得越来越重要。风挡的除冰模拟不仅由于几何复杂，而且包括两种热传导模式(热传导和对流)与空气流动的相互作用。

利用FLUENT的melting/solidification模型，能够很好的解决解决风挡、侧窗的除冰问题，达到加快产品开发进度的目的。

FLUENT进行汽车风挡除冰计算的关键点：

1.冰层区域设置为流体域。

2.采用凝固/融化模型。

3.材料属性需要设置相变属性

4.后处理可以查看固相液相的分布。

计算相关步骤

1.整体模型分为3个Zone

a.冰层，流体zone，材料为液体水

b.挡风玻璃，固体zone，材料为固体玻璃

c.汽车驾驶舱，流体zone，材料为空气

相邻zone之间用coupled wall连接，zone的外边缘为绝热wall。

驾驶舱zone设有velocity inlet 和pressure outlet，通过velocity inlet向舱内吹热风使附在挡风玻璃上的冰融化。

2.计算模型

需要将能量计算和凝固融化计算勾选上。

Define-->Models-->Energy设置为on, Solidification&Melting设置为on

3.材料设置

流体材料都需要设置相变特性参数（即相变潜热，固相线温度，液相线温度）。

a.ice：设置冰的属性，关键参数包括固相线温度和液相线温度。

b.Air：air保持默认值。

c.玻璃：只需要设置密度、比热和热导率。

4.边界条件

设置热风入口的速度和温度。边界条件的设置与一般仿真没有区别。

5.流场初始化

初始化后用patch将冰层的Turbulence Kinetic Energy设为1e-14, Turbulence Dissipation Rate设为1e-20。

6.求解策略

a.先将计算设为稳态计算，将Energy方程关掉，只计算流场的流动。得到一个稳态结果，作为瞬态结果的初始结。

b.再将计算设为瞬态计算，将Energy方程打开，计算冰层融化的过程。

7.后处理

查看冰和水的分布 Display-->Graphics and Animations-->contours-->Solidfication/Melting-->Liquid Fraction