A4-04 · 基础理论与共性技术 / 热舒适性科学
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一课题可并存多讲师版本
课程大纲
学完能做什么
- 能按 ISO 7730 算出吹风率 DR 与垂直温差不满意率，并判断是否在适用域内
- 能设计覆盖局部不满意率的座舱测点方案（位置、数量、仪器等级、采样率）
- 能把辐射不对称的四种形式按人体敏感度排序，并给出对应设计对策
- 能选出适合本项目的温度均匀性度量，并写成可验收的判据
- 能区分“风量不够”与“风向不对”这两类根因不同的投诉
内容大纲
- 局部不满意率是怎么回事
- 全身中性 ≠ 局部满意：PPD 与局部 PD 是两套并行判据，必须同时给
- 四种经典局部不满意：吹风、垂直温差、辐射不对称、地板温度
- 各局部 PD 近似独立，取最不利者（呼应 A4-02 的最差投票规则）
- 车与房间的差别：射流更强、壁面更近、太阳更狠、乘员不能走开
- 吹风感（draught）
- 三要素：局部风速、空气温度、湍流度 Tu——少一个就算不出 DR
- DR 公式的适用域：约 20~26℃、0.05~0.5 m/s、Tu 约 10~60%
- Tu 未知时标准给的缺省值 40%，以及它在车内是否站得住
- 车内出风口射流是米/秒量级，远超 DR 适用域——这是最常见的误用
- 自动扫风/摆动出风口＝人为制造脉动：抬高乘员位的 Tu 从而抬高 DR，「扫风改善均匀性」在 DR 这把尺子上要付代价；摆动周期与摆速是舒适侧可调量，实现见 C2-07 第 4 讲
- 垂直温差与分层
- 头-踝温差不满意率随 Δt 呈 S 形上升，中段最陡
- ISO 7730 三档对应的头-踝温差限值：A 档约 2 K 量级，逐档放宽到 C 档约 4 K 量级
- 分层成因：热浮升 + 吹面/吹脚模式分配 + 座椅遮挡
- 与 C2-08 的分工：这里定指标与测法，那里做风道与结构
- 辐射不对称与地板温度
- 四种形式的敏感度排序：暖顶棚 > 冷壁面 > 冷顶棚 > 暖壁面
- 车里的真实来源：全景天窗（夏热冬冷）、大侧窗、冬季冷门板
- 平面辐射温度 t_pr 的测量与计算，Δt_pr 才是判据输入
- 地板/脚部温度的舒适区间约在 19~29℃ 量级，冬季地板送风的意义在此
- 温度均匀性：怎么度量、怎么验收
- 候选度量：跨座位极差、标准差、面-脚温差、左右温区偏差
- 测点惯例：头-胸-踝三高度 × 各座位，参照 ISO 14505 与国标试验规范
- 测点数与代表性的权衡：点太少结论不稳，点太多成本与工期失控
- 写进 SSTS 的四要素：定义 + 工况 + 测点 + 限值，缺一项就是留给后期扯皮
关键公式
DR = (34 − t_a)·(v̄ − 0.05)^0.62 · (0.37·v̄·Tu + 3.14)
ISO 7730 吹风率（%）；v̄<0.05 m/s 取 0.05，结果>100% 取 100%；只在其适用域内有效
Tu = SD(v)/v̄ × 100%
湍流度：同一平均风速下 Tu 越高越“扎人”；仪器必须能测脉动量，否则 DR 失真
PD_v = 100/(1 + exp(5.76 − 0.856·Δt_a,v))
头-踝垂直温差的不满意率；Δt 在中段每涨 1 K，PD 近乎翻番
Δt_pr = t_pr,1 − t_pr,2
辐射不对称：人体两侧相对平面的平面辐射温度之差；天窗与侧窗是车内的主要贡献者
ΔT_max = max(T_i) − min(T_i)；σ_T = std(T_i)
均匀性度量：极差抓最不利点、标准差抓整体分布；验收表两个都要给，只给平均值等于没给
关键概念
局部不满意率 PD吹风率 DR湍流度 Tu垂直温差头-踝温差辐射不对称平面辐射温度 t_pr地板温度温度分层均匀性极差三高度测点射流贴附
推荐工具与标准
全向热线风速仪（低速段 + 湍流度同步采集） 多通道热电偶树（头-胸-踝三高度阵列） 红外热像仪（内饰与玻璃壁温 → 平面辐射温度） Fluent / STAR-CCM+（座舱流场，预判分层与射流路径） pythermalcomfort（DR / PD 批量计算）
ISO 7730（吹风、垂直温差、辐射不对称、地板温度四项局部判据） ISO 7726（风速/温度仪器的响应时间与精度等级） ISO 14505 系列（车辆热环境评价与测点惯例） GB/T 12782（汽车采暖性能要求和试验方法）
工程案例
某车冬季投诉“脚凉头晕”：暖机后头-踝温差仍有 5 K 量级，出 ISO 7730 的 C 档；天窗内表面低于舱内空气十几 K，构成冷顶棚不对称。对策不是加大 PTC 功率——那只会把头烤更热、温差更大——而是重分吹脚风量 + 遮阳镀膜。
动手做
交付物 · 对样车做局部不满意率体检：① 按头-胸-踝三高度各座位布点，同步采风速（含湍流度）、气温与壁温；② 算各点 DR 与头-踝 PD_v，用红外算壁面 Δt_pr；③ 标出超标点，在风向/遮阳/风量中推荐。交付：测点图 + 指标表 + 对策页。
常见误区
- 拿出风口正前方的风速代入 DR：公式上限约 0.5 m/s，射流是米/秒量级，算出的数没有意义；要取乘员实际暴露位置的风速
- 只测平均风速不测湍流度：同一 v̄ 下 Tu 从 10% 到 60%，DR 能差出一大截
- 只报车内平均温度：平均值把最不利点抹平了，而投诉恰恰来自极值，极差与分位数必须一起给
- 把“温差大”一律归因于风量不足：分层多半是风向与浮升的问题，加大风量往往同时抬高 DR，把一个投诉换成另一个
- 用响应慢的传感器测脉动风速/温度：时间常数大于秒级就测不到 Tu，DR 与均匀性结论一起失真
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