汽车车灯的结雾准则研究

刘红1，曹翔1，蒋兰芳2

(1.浙江工业大学 机械工程学院，浙江 杭州 310014)

(2.浙江工业大学 之江学院，浙江 杭州310024)

    针对某车灯（前照灯、后尾灯）易发生结雾而影响车灯正常使用的问题，建立车灯热-流耦合仿真模型对车灯点亮工作状态进行仿真分析。在准确预测车灯各部件的温度分布和内部空气流动状态的条件下，提出了分区露点温度的概念，并给出了基于仿真分析温度场结果的分区露点温度的计算方法。在此基础上，对汽车车灯点亮后是否结雾给出了判定准则。研究成果为开展车灯的热设计以实现车灯防雾提供了有益的基础。

    随着汽车车灯行业的不断发展，车灯的热设计越来越受工程人员的关注。但是到目前为止，车灯内部结雾仍然是影响车灯质量的一个主要问题，同时也是一个世界性难题，各国车灯具制造厂家都在研究探讨这一难题［1］。以前的车灯主要是用玻璃和金属制作，现在主要采用工程塑料。塑料的熔点比较低，车灯温度过高，会引起塑料的软化造成车灯不能正常工作。另一方面，温度过低，很容易引起车灯起雾的问题，严重影响驾驶员的视线，威胁人的生命安全。因此有必要对车灯热问题进行研究。

    有不少学者针对不同型号的车灯做了很多有关车灯结雾的机理分析及消除措施方面的研究。黄宝陵等［2］指出了车灯结雾的3个基本条件：(1)车灯内的空气中必须含有足够的水蒸气；(2)车灯内必须存在温度低于当地水蒸气凝结临界温度的区域；(3)车灯内部存在凝结核心。徐小平等［3］人从热分析角度指出有些车灯由于装饰作用，造成狭窄区域构成明显的车灯内部空气流动的死区，并且无灯光对该区域的灯罩内表面有明显的加热作用，导致了该区域灯罩内表面温度较低。林娇弟［4］确定了实践上可行的凝结判断准则。

    W.I.Moore等［5］人使用ADINA-F软件对车灯内部的温度场和流场进行仿真，建立的辐射模型不仅可以处理红外辐射，还可以处理可见光部分的辐射，此外这个辐射模型还可以和流场模型相结合，从而提高计算准确程度。Liu Hong等［6］讨论了基于水蒸气冷凝原理的车辆用灯具内部结雾原理，并根据该原理提出车灯的临界雾化湿度的概念。Jiang Lan Fang等对集成大功率LED灯的散热方法进行了研究，以解决散热器在工程中应用的散热问题，对不同造型的前大灯的温度场进行了研究,并以某前大灯的造型设计为例，提出了考虑车灯外部空气流动影响的车灯设计方法［7-8］。

    随着计算机技术以及计算传热学、计算流体力学的迅速发展，计算流体力学数值计算技术的应用越来越普遍，在许多领域取得了成功［5］。本文尝试利用数值分析的方法，预测可能出现的温度过低的部分，并减少开发新产品过程中的成本。

1车灯模型简化

1.1车灯基本结构

    图1所示是某车灯厂生产的一款前大灯。车灯的主要部件包括：远光灯、近光灯、转向灯以及3个光源的反射体、装饰框、灯罩、灯体等。

1.2车灯传热的基本过程

    车灯传热过程比较复杂，它包含了热量传递的3种基本方式：热传导、热辐射及热对流。车灯被点亮后，灯丝对灯泡进行辐射加热，灯泡对反射体、灯罩及遮光罩进行热辐射。灯泡对空气加热的效......

作者简介：刘红（1960—），男，浙江杭州人，浙江工业大学教授，博士，主要研究对象为现代车灯开发。
（文章来源《机械设计与制造工程》如需详细资料请联系江苏机械门户网025-83726289）