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风道设计与出风分配（吹面/吹脚/除霜）
同样一台空调箱，风从哪个口出去、各口分多少，决定了用户觉得这车「凉得快不快、冬天脚暖不暖、玻璃化得开化不开」。本课讲风道与出风分配：各模式的分配比例怎么定、风道压损怎么砍、以及除霜口为什么永远是优先级最高的那个。
C2-07 · 乘员舱空调与 HVAC / HVAC 空调箱（总成）
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课程大纲
学完能做什么
- 能定义各送风模式的出风口分配比例并说明其舒适性与法规依据
- 能拆解风道压损来源，找出把风量吃掉的那几个弯与截面突变
- 能设计除霜风道的出口射流角度与流量，满足除霜法规的时间要求
- 能用 CFD 与实测配合，把分配偏差定位到具体的风道结构
- 能把出风口的定性权衡落成可验收的技术要求条款：摆角范围与导风比、覆盖角与射程（与吹风感上限成对）、全关漏风率、哨音判据与摆角扫掠试验，并划清 HVAC 侧与内外饰侧的责任边界
内容大纲
- 送风模式与分配逻辑
- 五种基本模式：吹面（vent）、面脚（bi-level）、吹脚（floor）、脚除霜（floor-defrost）、除霜（defrost）
- 分配比例由模式门位置决定（承接 C2-02 的凸轮综合），不是靠软件加权
- 舒适性依据：夏天吹面为主（冷风就该往上，靠自然对流下沉）、冬天吹脚为主（热风上浮，先暖脚）——这是「头凉脚暖」的生理依据（接 A4-01/A4-04）
- 面脚模式的温差刻意保留：上部略凉、下部略暖，是舒适而非缺陷
- 任何模式下都保留一路小流量到除霜口（leak flow）：防止风窗在过渡工况起雾
- 风道设计与压损
- 压损来源：截面突变、急弯、分岔三通、出风格栅叶片、以及为绕开横梁被迫压扁的那一段
- IP 里的现实：风道要绕过转向管柱、气囊、线束、显示屏，几乎没有一段是理想直管；大屏/HUD 不只是占空间的避让物，还是 IP 内腔里持续在线的热源——风道贴其背板走会抬高壳内温度，屏的散热面又反过来吃掉风道截面，布置阶段须与显示模组联合协商（接 E5-06）
- 设计原则：截面渐变不突变、弯头加大曲率半径或加导流叶片、分岔处的分流比靠截面比预设而不是靠堵
- 长细比与流速：细而长的后排风道流速高、压损大、还带来风噪（接 C2-11）
- 分岔口的均流：主副驾风道若不对称，出风量必然不等——这是「主驾比副驾风大」投诉的结构根源
- 可成型性对气动的侵蚀：风道是大件注塑塑料件，分型方向、脱模斜度（画的等截面直段成型出来其实是微锥段）、上下壳拼合面的台阶与飞边，都会改变实际出流角与分岔分配，气动设计值须留成型公差余量（同类判据见 C5-02；分型线与飞边同时是再生噪声温床，接 C2-11）；选材、壁厚筋、模流读判等成型侧设计准则另有专课，本课只管它对分配的影响
- 除霜风道与法规
- 除霜是安全项、有法规硬约束：GB 11555 规定除霜性能与试验方法，规定时间内规定视野区域必须化开
- 除霜口的三要素：出口位置（贴近风窗根部）、射流角度（贴着玻璃走而不是打到中间）、流量分配（覆盖 A 区优先）
- 射流贴附（Coandă）：让热风沿玻璃内表面爬升，覆盖面积最大化；角度错了热风直接冲向乘客，玻璃反而化得慢
- 侧窗除霜口（side demist）：后视镜视野区，常被漏、且流量小时更难做对
- 除霜工况是风量与温度的双重底线：C2-04 降噪、C2-06 省能，都不能突破它（详细设计见 C5-01/C5-02）
- 出风口与末端：本体技术要求与验收
- 格栅叶片：导向能力与压损、以及叶片摆到极限位时的哨音风险
- 出风速度与吹风感：速度高则送得远但吹风感（draft）明显，低则送不到后排（接 A4-04）
- 隐藏式/贯穿式出风口是造型给热管理出的题：截面被压扁、压损上升、风速分布更难均匀
- 无叶/气帘式出风口：造型漂亮，代价是压损与噪声，评审时要拿数据说话
- 后排出风：单蒸发架构下靠长风道输送，沿程温升与压损共同决定后排能力（架构账见 C2-01）
- 叶片的可验收量：机械摆角范围（双层叶片两向各给一个）、导风比（气流偏转角对机械摆角的跟随比，恒小于 1，叶片越稀跟随越差）、目标乘员位的覆盖角与射程——射程判据必须与 A4-04 的吹风感上限成对给出，只写「送得到」不写「不难受」，一股又快又冲的射流就能轻松达标
- 全关（关断）漏风率上限：出风口自身带关断功能时（可全关叶片式或独立关断门），须单独定义全关状态的漏风率上限与试验压差口径；它不在 C2-10 堵口加压法的箱体漏风账内——那个试验把出风口封死了，关不严的这部分根本没被量到，属另立指标
- 哨音从机理落成量化校核：用 St = f·d/u，以叶片后缘特征尺寸 d 与缝隙处流速 u 反算涡脱落频率，判断是否落进耳朵敏感带；验收工步是摆角扫掠试验——各风量档下叶片从中位扫到各极限位、逐角测噪声与频谱，看音调峰是否随风速线性移动以确认涡脱落属性
- 出风口技术要求条款清单与责任划分：HVAC 侧交付气动与噪声（分配比例、出风速度与均匀性、压损上限、全关漏风率、哨音与 BSR 上限），内外饰侧交付机构与外观（叶片机构、拨轮/连杆、操作力与手感、开合耐久、表面件）——后者本课只点名归属、不展开
- 电动/摆动出风口：末端也成了执行器——要给全行程时间与摆动周期（往复一个来回，不能只给单程）、可停位分辨率；极限角由用户偶发拨到变成按策略长期驻留，哨音校核的工况权重要改；关断位仍有内漏且这股风会串到其余仍开的口，守恒账须按 n−1 个口重列，关断泄漏量表交付 C6-04（执行器选型接 C2-03、噪声机理接 C2-11）
- 验证与问题定位
- CFD：全箱+风道联算，输出各口流量分配、除霜口射流覆盖、速度云图——箱内计算域取舍、开度扫描与内漏标定的建模方法见 J4-04（J4-01 的计算域自出风口起、箱体不在其内）；座舱侧温度场接 J4-01、除雾凝结接 J4-03
- 台架实测：各出风口分别接风量测量装置，得到真实分配比例
- 整车实测：出风口风速与温度阵列，除霜试验按法规工况在低温舱做
- 定位方法：CFD 与实测对不上时，先怀疑漏风（C2-10）——漏掉的风不会出现在任何一个出风口
- 常见结论：分配偏差的根因八成在风道，不在风门
关键公式
Σ Q_i = Q_total − Q_leak
各出风口流量之和 = 总风量 − 漏风；实测对不上账时，先查漏风而不是重标风门
Δp_duct = Σ ζ_i·(ρv_i²/2) + f·(L/d_h)·(ρv²/2)
风道总压损 = 局部（弯/突变/格栅）+ 沿程；整车风道管短件多，局部通常是大头
d_h = 4A/P
水力直径；被压扁的扁风道即使面积不变，d_h 变小、压损显著上升——造型压扁风道的代价在此
Q_i ∝ 1/√R_i（并联出风支路，等压差）
并联风道的流量分配判据；主副驾风道不对称即 R 不等，出风量必然不等。**同样以各支路共用同一对进出口节点为前提**——风箱内的分配腔要当串联阻力元件算，否则各出风口的实际驱动压差不等
Δp ∝ Q²（定型风道）
风道阻力对流量的平方关系；后排细长风道在高档位下的压损涨得比想象快
St = f·d/u（出风口叶片后缘 / 极限位窄缝）
斯特劳哈尔数用于把哨音从机理落成校核：以叶片后缘特征尺寸 d 与缝隙处流速 u 估算涡脱落频率 f，判断它落不落进人耳敏感带；钝体涡脱落 St 在 0.2 量级、随几何而变，只用于量级判断与「峰是否随风速线性移动」的属性判定，不用于精确定频
关键概念
送风模式分配比例除霜口射流贴附 Coandă侧窗除霜leak flow 常通风水力直径导流叶片吹风感 draft贯穿式出风口格栅哨音分岔均流导风比（气流偏转角/叶片机械摆角）全关漏风率电动/摆动出风口脱模斜度与分型面
推荐工具与标准
STAR-CCM+ / Fluent（风道与出风分配 CFD） 风量测量装置 / 多口风量台架（分配比例实测） 低温环境舱（GB 11555 除霜试验） 热线风速仪阵列（出风口速度分布）
GB 11555-2025《汽车风窗玻璃除霜和除雾系统技术规范》（2026-01-01 实施，全部代替 2009 版） GB/T 21361（汽车用空调器） ISO 5801（风量测量） 汽车除霜除雾试验相关 SAE 推荐规程
工程案例
某车型 CFD 算的吹面分配与台架实测差一大截，各口加起来还少一截：根因不是风门，是箱体与风道接合面在正压段漏风。堵漏后与 CFD 对上。再查主副驾不等风，是副驾风道为绕气囊被压扁、水力直径变小，恢复截面并把急弯改缓后拉平。除霜口另做射流角度优化，让热风贴玻璃爬升而非打向驾驶员。
动手做
交付物 · 针对一台车的 IP 风道：① 用 CFD 或台架得到五种模式的各口分配比例，与目标比对并核算 ΣQ_i 与总风量的差（判断漏风占比）；② 用 ζ 或 d_h 定位压损最大的三处结构，给出改善方案与预计风量收益；③ 校核除霜口射流是否形成贴附。交付分配比例对比表 + 压损分解图 + 除霜射流评估。
常见误区
- 分配比例对不上账就去调风门：先算 ΣQ_i 与总风量差多少，漏风占了大头时调风门是白忙
- 除霜口射流角度打向舱内：热风没贴着玻璃走，法规规定时间内 A 区化不开，返工要改 IP 大模具
- 造型把风道压扁只看面积不变：水力直径变小、压损陡增，风量掉在最需要的除霜工况上
- 忘了任何模式都要留一路除霜常通风：过渡工况风窗起雾，用户在最危险的时候看不见路
- 只做主驾侧 CFD：主副驾风道不对称是常态，两侧都要算、都要测
- 把出风口的全关漏风算进箱体密封账：C2-10 的堵口加压法是把出风口封死后测箱体，出风口自己关不严的那部分根本没被量到，须另立指标并写明试验压差口径
- 关掉部分出风口后仍拿全开工况的分配比例外推：关断件有残余泄漏，且被关掉的那股风不会消失、会串到其余仍开的口，抬高它们的风速与噪声——守恒账要按 n−1 个口重列
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