[發明專利]一種換熱器性能的仿真方法

在審

• 申請號: 202111118810.3
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN114896711A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 王超;劉煒濤
• 申請（專利權）人: 佛山市南海蕾特汽車配件有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06T17/20;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 廣州高炬知識產權代理有限公司 44376
• 代理人: 伍丹峰

本發明公開了換熱器整體性能的仿真方法，首先選取局部結構模型并劃分網格；使用不同邊界條件對局部結構進行仿真并擬合流速和壓降的關系式得到粘性阻力系數1/α₁和慣性阻力系數C_2?1；簡化局部結構模型為多孔介質模型，并修改粘性阻力系數為1/α₂，同時修改慣性阻力系數與局部周期性模型壓降一致，得到慣性阻力系數C_2?2；在1/α₂和C_2?2條件下修改多孔介質模型的孔隙率與局部周期性模型的溫差一致，得到相對孔隙率ε；通過臨界Re數方法對阻力系數進行修改；劃分換熱器整體網格，修改1/α、C₂和ε并進行仿真。本發明通過修改多孔介質的阻力系數和孔隙率，能夠在不同介質下和不同邊界條件下進行換熱器整體性能的仿真，達到足夠的精度，起到簡化設計流程、縮短設計周期和減少研發成本的作用。

技術領域

本發明涉及冷卻系統技術領域，具體涉及一種換熱器性能的仿真方法。

背景技術

換熱器是各個冷卻系統的核心部件，保證工件運行在合適的溫度下。目前對換熱器的整體仿真主要通過多孔介質來實現，但原始多孔介質計算方法對于周期性換熱器翅片的適用性不強，在不同流量下的誤差較大。關聯式方法則無法適用于不同形狀的換熱器，并且通過測試平臺進行實驗則需要大量時間以及成本。

因此，如何實現對換熱器的壓降和換熱性能進行計算、并保證在不同工況下的仿真精度是業界亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決現有技術中壓降和換熱性能仿真誤差較大的問題，本發明的目的在于，提供一種換熱器性能的仿真方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種換熱器性能的仿真方法，其特征在于，其包括以下步驟：

(1)選取局部結構模型并劃分網格；

(2)使用不同邊界條件對局部結構進行仿真并擬合流速和壓降的關系式，得到粘性阻力系數1/α₁₁和慣性阻力系數C_2-1；

(3)簡化局部結構模型為多孔介質模型，并修改粘性阻力系數為1/α₂，同時修改慣性阻力系數與局部周期性模型壓降一致，得到慣性阻力系數C_2-2；

(4)在1/α₂和C_2-2條件下修改多孔介質模型的孔隙率與局部周期性模型的溫差一致，得到相對孔隙率ε；

(5)通過臨界Re數方法對阻力系數進行修改；

(6)劃分換熱器整體網格，修改1/α、C₂和ε并進行仿真。

作為本發明進一步的，局部結構模型是具有代表性的局部周期性結構。

作為本發明進一步的，邊界條件中進口溫度和壁面溫度是定值，而進口流速是變值。

作為本發明進一步的，關系式是通過最小二乘法擬合的一條截距為0的二次關系式，形如

作為本發明進一步的，粘性阻力系數1/α₁＝B₁/μ，慣性阻力系數C_2-1＝B₂·2/ρ，其中μ為動力粘度，ρ為密度。

作為本發明進一步的，粘性阻力系數1/α₂的值為0。

作為本發明進一步的，臨界Re數方法為當多孔介質中Re300時：1/α＝1/α₂，C₂＝C_2-2；當Re≥300時：1/α＝1/α₁，C₂＝C_2-1。