基于Modelica的变频房间空调器稳态性能仿真-论文.pdf

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1、第4期(总第185期)机械工程与自动化NO．42014年O8月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MAT10NAug．文章编号：1672—6413(2014)04—0021—03基于Modelica的变频房间空调器稳态性能仿真米孔令松(华中科技大学国家CAD支撑软件S-程技术研究中心，湖北武汉430074)摘要：变频房间空调器由4个关键部件组成，每一部件又包含影响空调制冷性能(如制冷量、能效比等)的多个相关参数。为了分析空调部件及系统主要性能指标和关键参数的关系，以为空调制冷系统的

2、参数设计与性能分析提供依据，建立了基于Modelica的变频空调稳态性能仿真模型库，包括关键部件模型及制冷工质热力性质和热物理性质计算模型等。基于该模型库建立变频空调制冷系统仿真模型，在MWorks平台上对其进行仿真，仿真结果与理论分析相符。关键词：空调；模型库；稳态仿真；Modelica中图分类号：TM925．12：TP391．9文献标识码：A0引言制冷剂侧，i代表管内，0代表管外，m代表平均值。房间空调器性能的改进是摆在制冷空调领域的一对冷凝器采用分布参数法建模，模型的核心是分项重要课题，而采

3、用计算机仿真技术是实现这一目标布参数算法：假设冷凝管制冷剂出口状态参数，根据出的重要手段。稳态运行是房间空调器的主要工作状口状态划分相区，然后对每个相区用稳态分布参数模态，故本文选择对房间空调器的稳态性能进行仿真。型划分若干微元，通过式(1)计算出每个微元长度，进对房间空调器的计算机仿真有3种常见方法：①而计算出相区长度及冷凝管总长度，与真实管长比较，用C++、C#等面向对象语言编写Windows工程软调整出口状态参数，直至计算管长和真实管长偏差在件口；②用联合仿真方法建立系统仿真模型口；③采用可

4、接受范围内。AMESim等专业软件建立系统模型L3]。方法一对仿过冷区两相区过热区真人员的编程技巧和经验要求较高。方法二需要集成不同软件，接口的不一致会带来数据传递的复杂问题。方法三用的AMESim等软件非开源，开放性和可扩充图1冷凝器模型示意图性受到制约。为避免上面的问题，本文采用Modelica语言在MWorks平台上对制冷系统进行建模仿真。1主要部件的数学模型及Modelica实现1．1冷凝器将冷凝器简化为如图1所示的物理模型。在模型中将冷凝器分成过热区、两相区、过冷区三个相区，每图2微元示

5、意图个相区划分若干微元。一个基本的微元如图2所示。冷凝器模型Modelica程序代码片段如下：图2中变量下角标1，2分别表示制冷剂或空气流向下modelCondenserextendsInterfaces．Partials．TwoPort；的进口和出口。SI．SpecificEnthalpyhoutlet；如果已知微元的进出口状态参数，则可推导出每—个微元的长度]：equationflowport—a．h=Functions．R22．Hsuperheat(Tc，5)；—_L：：=萼(T，一丁)7c

6、i．‘㈩¨algorithmh_max：一flowport_a．h；其中：，h，，d，丁，A分别为换热系数、焓值、质量流hmin：一Functions．R22．Hliquid(heattransfer——_a．T)；量、直径、温度、微元面积；下标a代表空气侧，r代表D_L：一0．1；*广东省省部产学研项目(2011A090200059，2010A090200017)收稿日期：2013—12—09；修回日期：2014～02—09作者简介：L令松(1986一)，男，河南商丘人，在读硕士研究生，主要研究

7、方向为仿真建模、计算机图形学。·22·机械工程与自动化2014年第4期whileDl_L>errorloopModelica代码不做赘述。h_outlet：=(h_max+h_rain)／2；2空调系统仿真模型、仿真结果及分析DL：一2ahs(L-total—L-rea1)／(L_total+Lrea1)；从已建立的模型库向主窗口的图形编辑界面中直—ifL_total>Lrealthen接拖放所需的部件，连接成空调制冷系统整体仿真模hrain：=(h—rain+h—_max)／2；型，如图3所示。

8、图3中，冷凝器图标为Condenser，else蒸发器图标为Evaporator，毛细管图标为Capillary，压h_max：一(h_min+hmax)／2；缩机图标为Compressor，0utdoor_Env和Indoor_Envendif；endwhile；分别为空调器室外环境和室内环境模型。由图3可以计算出对应换热器出口空气的温度和湿度。heattransfer—a．Q_flow：一xiQ_condenser；endCondenser；冷凝器的人口工质热力参数已知，通过该