小技巧｜Fluent在车灯行业中的应用

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概述

汽车前灯的设计兼顾实用和美观，前灯的使用对汽车正常行车和安全驾驶有着极其重要的作用。现代车灯制造业运用大量先进技术，车灯质量日益完善，但车灯起雾积水仍然是一个普遍存在的问题，这一现象的发生严重影响了车灯质量和外观。车灯出现起雾积水现象是由于设计上的失误导致车灯内部受热不均，空气流动不畅，随着车灯的开启和关闭，车灯内部的温度急剧变化，特别是在淋雨的情况，温度急剧降低使得水蒸气遇冷凝结在车灯配光镜内表面，车灯透镜材料一般为合成树脂，水蒸气在其表面凝结成水珠，严重影响照明。水珠汇集成积水，工作状态下积水又蒸发形成水蒸气造成起雾，起雾现象的存在，又导致车灯内的积水很难排出，形成恶性循环，严重影响灯具的使用寿命。

车灯起雾属于物理现象，因此应该从灯体内部流场、温度场、湿度场的分布来研究，另外雾气的消散还要考虑压力分布。车灯内部是一个有热源的充满空气且连通大气的空腔，随着灯泡的开启和关闭，车灯内部存在着辐射换热和自然对流，其中的流场分布和温度分布最终决定车灯内部起雾和消失情况。车灯设计中主要考虑灯的光学性能和美观效果，灯体内部的热流动也越来越多的考虑到设计中来，特别是前灯的设计，如果不考虑内部热流动，设计的模型中往往形成狭窄区域，而大多数狭窄区域流动缓慢，温度较低，成为起雾区域。

车灯工作时，灯罩内外部温差较明显，且灯腔与外界空气交换较少，加上湿度的影响，灯罩内侧易发生结雾现象，致使车灯外观及行驶安全受到一定的影响。因此，在车灯前期设计阶段进行相关的雾气模拟降低车灯结雾风险、减少开发成本是至关重要的。借助FLUENT软件对某汽车后雾灯结雾的可能性及其结雾区域进行模拟仿真。将实验后的结雾区域与软件模拟结果进行对比，其差异在可接受误差范围之内，缩短了灯具的开发时间，进而降低了开发成本。