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자동차 전면유리 제상 메커니즘의 수치해석 연구
A Numerical Study of a Vehicle Windshield Defrosting Mechanism 원문보기

에너지공학 = Journal of energy engineering, v.19 no.3 = no.63, 2010년, pp.151 - 155  

강승재 (공주대학교 기계공학과) ,  전용두 (공주대학교 기계공학과) ,  이금배 (공주대학교 기계공학과)

초록
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자동차 전면유리를 통한 적당한 가시거리의 확보와 제상 시간은 주요 설계 요소들이다. 이런 요소들의 성능을 향상시키기 위해, HVAC 시스템에서 생성되는 유체의 흐름과 열전달 특성을 이해하는 것이 필요하다. 제상 노즐의 성능을 조사하기 위해 수치해석을 수행하였다. 본 연구에서는 현재 디자인의 모순과 제상 메커니즘의 개선방법을 보여주고 있다. 수치해석 결과 현재 부착된 제상 노즐로는 최대 공기흐름이 전면유리 하단부에서 최대 공기흐름이 나타나고 있으며, 이는 만족스럽지 못한 가시거리를 확보하게 된다. 제상 노즐의 분사 각도가 45도일때 탁월한 제상성능을 보여주고 있다. 수치해석 결과들은 NHTSA에서 정한 규정들을 만족시킨다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Adequate visibility through a vehicle windshield and frost melting period are critical aspects of major design parameters. To make progress in this area, a good understanding of the flow behavior and heat transfer characteristics produced by the HVAC module is required. The computational study was u...

주제어

#자동차 전면유리   #서리   #제상 노즐   #분사각도  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 제상 성능 향상에 영향을 미치는 제어인자에는 제상노즐(defroster nozzle)의 분사각, 유동, 온도, 습도, 그릴 및 데쉬보드(dashboard)의 디자인 등이 있다. 본 연구에서는 제상노즐 분사각의 변화에 따른 전면유리의 제상 성능에 미치는 영향에 대해 수치해석을 이용하여 조사하였으며, 이러한 결과들은 제상노즐 설계시 기초자료로 활용하고자 한다.
  • 본 연구에서는 제상노즐의 분사각도가 겨울철 전면유리 제상성능에 미치는 영향에 대해 수치해석을 통하여 조사하였으며, 이들 결과들로부터 다음과 같은 결론을 얻었다.

가설 설정

  • 7℃로 시간에 따라 변하며, 이들 값들은 실험값을 이용하였다. 전면유리 위에 서리는 0.5 mm로 균일한 두께로 분포한다고 가정하였으며, 초기온도는 -6.9℃로 하였다.
  • 제상노즐의 입구 속도는 14 m/s, 출구에서의 압력은 대기압으로 가정하였다. 차량 외부의 대기속도는 0.
  • 9℃로 일정하다고 하였다. 차량의 유리창이 없는 부분은 모두 단열로 가정하였으며, 전면유리와 서리사이의 경계조건은 열저항이 없다고 가정하였다. 제상노즐의 입구 온도는 -4.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
겨울철 자동차 전면유리에 발생하는 서리(frost) 및 성에는 운전자에게 어떠한 문제를 일으키는가? 그 중 자동차 실내의 환경을 조절하는 공기조화(HVAC) 시스템의 역할이 중요시 되고 있다. 특히 겨울철 자동차 전면유리에 발생하는 서리(frost) 및 성에는 운전 중에 운전자의 시야를 방해하고, 집중력을 분산시켜 안전운행을 방해하는 요소이다 [1-3]. 따라서 단시간에 운전에 방해가 되지 않는 시야를 확보 할 수 있는 제상(defrosting) 시스템이 필요하다.
서리(frost) 및 성에로 인한 문제점을 보완하기 위하여 무엇이 필요한가? 특히 겨울철 자동차 전면유리에 발생하는 서리(frost) 및 성에는 운전 중에 운전자의 시야를 방해하고, 집중력을 분산시켜 안전운행을 방해하는 요소이다 [1-3]. 따라서 단시간에 운전에 방해가 되지 않는 시야를 확보 할 수 있는 제상(defrosting) 시스템이 필요하다. 이러한 제상 시스템의 성능을 향상시키기 위해서 최근에는 CFD를 이용한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다 [4-5].
제상 성능 향상에 영향을 미치는 제어인자에는 무엇이 있는가? 제상 성능 향상에 영향을 미치는 제어인자에는 제상노즐(defroster nozzle)의 분사각, 유동, 온도, 습도, 그릴 및 데쉬보드(dashboard)의 디자인 등이 있다. 본 연구에서는 제상노즐 분사각의 변화에 따른 전면유리의 제상 성능에 미치는 영향에 대해 수치해석을 이용하여 조사하였으며, 이러한 결과들은 제상노즐 설계시 기초자료로 활용하고자 한다.
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참고문헌 (7)

  1. Park, C. H.: "The Developmental Trend of Automotive Air Conditioning System", Magazine of the SAREK, Vol. 29, No. 10, pp. 14-19(2000). 

    원문보기 상세보기

  2. Kim, H. G.: "The Comprehension of Automotive Air Conditioning System", Magazine of the SAREK, Vol. 29, No. 10, pp. 20-27(2000). 

    원문보기 상세보기

  3. Abdulnour, B. S.: "Hot-Wire Velocity Measurements of Defroster and Windshield Flow", SAE Paper, No. 970109(1997). 

  4. Kim, J. H. Jang, B. M. Choi, J. J. Kang, S. H. and Lee, J. H.: "Numerical study on characteristics of defrosting performance for automotive windshield glass", Proceedings of the SAREK 2003 Winter Annual Conference, pp. 125-130(2003). 

  5. Currel, J.: "Application of Computational Fluid Dynamics for The Optimization of Air Ducts", 29t International Symposium of Automotive Technology and Automation (1996). 

  6. Kader, M. F. Youn, Y. M. Jun, Y. D. and Lee, K. B.: "Characterization of the HVAC Performance with Defroster Grilles and Instrument Panel Registers", International J. of Automotive Technology, Vol. 10, No. 3, pp. 305-312(2009). 

    원문보기 상세보기 crossref

  7. NHTSA.: "Laboratory Test Procedure for FMVSS 103 Windshield Defrosting and Defogging System", U.S Department of Transportation National Highway Traffic Safety Administration(1996). 

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