Investigation of Windshield Defogging and Defrosting Designs To Decrease Energy Consumption in Vehicles

Abstract

Fogging and icing of windshields are general problems that affect driving safety and energy consumption. The aim of this study is to improve the truck windshield defogging system and reduce energy consumption. Firstly, we investigated the effects of vent position and width relative to the glass. In the first stage, we performed analysis on the truck xz plane (2D). We preferred this method to quickly see the effect of vent changes. In the second stage, we applied the modification parameters to the 3D duct model. In both studies, we determined that the independent variables had a statistically significant effect on the dependent variable and determined the parameters with the highest desirability value by using the Analysis of Variance method. Secondly, we added various separators to the duct model. We investigated the total mass flow rate coming to the driver's side with total pressure drop. In this thesis, we used the Eulerian Wall Film (EWF) Model to model the defogging phenomenon on windshields. In the EWF model, the wall film is treated as a separate fluid phase, and the conservation equations for mass, momentum, and energy are solved separately for each fluid phase. As a result, we applied the obtained data to the current design. Windshield defogging performance has improved in the optimization model. The average film thickness in region A decreased by 8.2% compared to the current model, while the average film thickness in region B decreased by 48.1%.

Ön camların buğulanması ve buzlanması sürüş güvenliğini ve enerji tüketimini etkileyen genel sorunlardandır. Bu çalışmanın amacı kamyon ön camı buğu giderme sistemini iyileştirmek ve enerji tüketimini azaltmaktır. İlk olarak, üfleç konumunun ve genişliğinin cama göre etkilerini araştırdık. İlk aşamada kamyon xz düzlemi (2D) üzerinde analiz gerçekleştirdik. Üfleç değişikliklerinin etkisini hızlı bir şekilde görmek için bu yöntemi tercih ettik. İkinci aşamada değişiklik parametrelerini 3 boyutlu kanal modeline uyguladık. Her iki çalışmada da Varyans Analizi yöntemini kullanarak, bağımsız değişkenlerin bağımlı değişken üzerinde istatistiksel olarak anlamlı bir etkiye sahip olduğunu tespit ettik ve istenilirlik değeri en yüksek olan parametreleri belirledik. İkinci olarak kanal modeline çeşitli separatörler ekledik. Toplam basınç kaybıyla birlikte sürücü tarafına gelen toplam kütlesel debiyi araştırdık. Bu tezde, ön camlardaki buğu çözmeyi modellemek için Eulerian Wall Film (EWF) Modelini kullandık. EWF modelinde duvar filmi ayrı bir akışkan fazı olarak ele alınır ve kütle, momentum ve enerjinin korunumu denklemleri her akışkan faz için ayrı ayrı çözülür. Sonuç olarak elde edilen verileri mevcut tasarıma uyguladık. Optimizasyon modelde ön cam buğu giderme performansı iyileşti. A bölgesindeki ortalama film kalınlığı mevcut modele göre % 8.2 oranında azalırken, B bölgesindeki ortalama film kalınlığı % 48.1 oranında azaldı.