초록
HVAC(Heating, Ventilating, Air Conditioning) 시스템은 승객실 내부의 열환경을 제어하여 쾌적성을 향상시키거나 전면 유리창에 생성된 성에를 제거하여 운전자의 가시영역을 확보하는 등 차량의 성능과 관련된 매우 중요한 기능을 담당한다. 본 연구에서는 CFX 를 사용하여 HVAC 시스템의 기능 중 제상 덕트의 성능과 관련된 수치해석적 연구를 수행하였다. 제상덕트의 해석결과, 출구에서의 유량배분특성 및 유동구조는 일반적인 설계주안점에 부합된 양호한 결과를 얻었다. 외부온도 $-18^{\circ}C$ 하에서 물의 잠열인 $3.37{\times}10^5$[J/kg]을 고려한 상변화 과정을 수치적으로 모사하기 위하여 열용량법을 사용하였고, 시간에 따른 제상패턴 해석을 위해 얼음과 유리의 고체도메인에 대한 추가적인 격자 생성 작업이 필요하였다. 유동해석 결과, 전면유리 근처의 유동구조, 유적선, 온도장 해석결과는 본 연구에서 수행한 제상덕트 모델이 우수한 성능으로 제상기능을 수행할 수 있음을 보였으며, 수치해석적 결과는 실험적 결과와 비교하여 제상패턴이 잘 일치함을 확인하였다. 또한 전면유리 상의 4 개의 지점에서 얻어진 온도, 물분율, 엔탈피의 시간에 따른 변화를 통해 상변화 과정을 정량적으로 파악하였다.
The heating, ventilating, air conditioning (HVAC) system is a very important part of an automotive vehicle: it controls the microclimate inside the passenger's compartment and removes the frost or mist that is produced in cold/rainy weather. In this study, the numerical analysis of the defrost duct in an HVAC system and the de-icing pattern is carried out using commercial CFX-code. The mass flow distribution and flow structure at the outlet of the defrost duct satisfied the duct design specification. For analyzing the de-icing pattern, additional grid generation of solid domain of ice and glass is pre-defined for conductive heat transfer. The flow structure near the windshield, streakline, and temperature fields clearly indicate that the de-icing capacity of the given defrost duct configuration is excellent and that it can be operated in a stable manner. In this paper, the unsteady changes in temperature, water volume fraction, and static enthalpy at four monitoring points are discussed.
