汽车LED前照灯除雾试验和数值模拟

汽车LED前照灯除雾试验和数值模拟

在恶劣的天气条件下，汽车的前照灯会发生起雾的现象，给车辆行驶带来了潜在的安全隐患。相比白炽前照灯，发光二极管（LED）前照灯因消耗相对较少的能量而得到了广泛的应用。然而，与常规白炽灯或卤素灯相比，由于LED前照灯产生的热量相对较少，因此更容易发生起雾现象。为了提高行车安全，前照灯应该具备在恶劣天气条件下能处理冷凝物的功能。以试验研究和数值模拟相结合的研究方式优化汽车LED前照灯的设计，以生产高性能的汽车前照灯。

采用欧拉墙胶片（EWF）方法来捕捉汽车LED前照灯内的三维除雾现象，数值模拟与试验得到的数据十分吻合。此外，还模拟了不同材料前照灯的除雾特点，玻璃和聚碳酸酯的透镜被用做量化除雾材料的性能，选择适当的透镜具有降低材料成本、缩短开发周期的作用。

试验中用一个三维盒代表LED前照灯。测试装置有热成像仪、J型热电偶和一个高分辨率的数码相机。采用热电偶做热源，并且用其来测量三维盒顶侧和底侧的温度，同时调谐热图像发射率匹配热电偶读数。高清晰度数字光学相机用于捕获除雾图像。

数值模拟分析是利用Ansystm Fluent 3D版软件基于压力的双精度瞬态求解完成的。此外，选择了合理的时间步长和收敛标准，以便最大限度地缩短计算时间。该方法不影响结果的质量，并且鲁棒性较好。通过利用EWF方法并假设透镜的凝结为薄膜冷凝来进行简化数值模拟分析。数值验证是通过与试验观测进行比较完成的，比较包括去雾和未去雾区域、透镜表面温度场等。数值模拟分析结果与试验结果吻合良好。

Ramanand Singh et al.SAE 2016-01-0216.

编译：杨欣