摘要
在汽车涂装工艺流程中，涂层的烘干是能耗最大、用时最多的工序之一。为得到良好的涂层质量，在烘干过程中须保证车身各表面的流场和温度分布均匀。因此，对于采用热风对流循环加热方式的涂装烘房，其气流组织对涂层的烘干效果影响较大。本文基于某品牌汽车涂装烘房展开研究，对该烘房和车身模型进行适当简化，采用CFD软件对烘房进行数值模拟，分析在汽车涂层预烘干阶段（0~600s）烘房内的流场分布及车身各表面的温升情况，并优化烘房气流组织形式；提出了一种“上部侧送+下部贴附”的复合送风方式，并探究条缝宽度和风量配比对该送风方式下涂层烘干效果的影响。主要研究内容及成果如下： （1）研究了某汽车涂装烘房在“侧送上回”气流组织形式下烘房内的流场分布情况及车身表面温升特性。以在预烘干阶段工艺要求车身达到的最低温度（70℃）为标准，计算各表面的温升时长。结果表明在该送风模式下，因烘房流场分布不均匀导致车身各表面的受热出现较大差异，相比于热风直吹的车身侧面，车顶和车底部位达到70℃所需时长要多150s左右。对于整个车身来说会造成涂层烘干的不均匀现象。 （2）通过改变送风口的位置（相对高度和分布），对原气流组织形式进行优化。对于送风口的相对高度，当送风口高度相对位于汽车的车窗开口处（车身高度1/2处）时能得到较好的烘干效果。与优化前的烘房相比，能量利用系数提高了约30%，车身各表面温度达到70℃所需温升时长的最大值降低了约40%、最大差值（?t）减小了约25%；对于送风口的分布，在送风量一定的情况下，随着风口排数的增加，各表面的温升差异越明显，特别是对于烘房布置两排以上的风口，差异更大。布置双排风口的烘房与优化前相比，虽然车顶各表面温升时长的最大值降低了约10%，但?t变化不大，且烘房能量利用系数降低了约20%，因而在设计烘房时建议采用单排风口送风。 （3）提出了一种“上部侧送+下部贴附送风”的复合送风形式。该送风方式避免了因将侧送风口位置抬高后，车身下部区域出现“气流死区”而导致的整个车身受热不均匀现象。相比于传统的单一侧送风方式，采用该送风方式的烘房能量利用系数提高约10%，车身各表面温升时长的最大差值（?t）减小约35%，车身整体的温升差异较小，涂层烘干效果较好。 （4）针对“上部侧送+下部贴附送风”复合送风方式，研究了条缝风口宽度、侧送风量与贴附风量的配比两个因素对烘干效果的影响。结果表明：在总送风量一定时，条缝宽度较小时烘房能量利用系数较大，车身表面流场分布较为均匀，得到了较好的烘干效果；对于风量配比，增大向下的贴附风量使烘房得到较好的流场分布，这有利于整个车身的涂层烘干。
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