空调系统稳态仿真.ppt

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1、房间空调器的系统分析及稳态仿真（2009/05~2011/05出站报告）陶宏目录1.概述2.热力过程系统的模块化建模方法3.制冷循环稳态仿真的联立模块法4.部件模块4.1.吸气过热度修正的压缩机性能模型4.2.储液器储液机理模型5.总结1.概述—研究目的开发房间空调器稳态仿真软件，应对“匹配实验工作量大、周期长、人工多、费用高”问题，为压缩机匹配提供技术支持和服务。1.概述—发展概况1.概述—仿真活动过程及问题房间空调器数学模型系统仿真模型问题域映射物理对象仿真实验物理实验验证&标定求解域程序化算法算法设计仿真模型模块用户建模数理建模1.概述—仿真技术指标

2、更壮→更快→更准更通用、更易用更高开发质量和效率模型算法仿真模型速度准确性健壮性通用性易用性1.概述—应用演示及培训新产品性能估算（如热泵干衣机）新工况性能估算揭示局部（或内部）细节参数：每排管的凝露量、出风状态、内部的制冷剂分布量等2.早期开发方法存在的问题开发建模和用户建模混合在一起，对用户建模人员的能力要求太高；专门开发，需要重头做起，开发时间较长；专门开发的程序，许多参数嵌在程序中；如果系统的结构参数发生变化，或把模型用于其他结构系统仿真时，修改模型比较困难，有时不得不重新编写全部或部分程序，难以适应要求的变化；可重用性差，重复性工作多，增加了劳动

3、成本；软件专用，使用和验证不充分，可靠性不易保证；一个大型系统的建模仿真工作需要多人甚至多个团队（物理模型、数学算法、软件等方面）合作，由于缺乏统一的系统划分规范和接口标准，模型间连接和调试难度大；热力过程系统的模块化建模方法这种“从头到尾、专门开发、专用”的建模方法难以实现专业化分工和社会化协作，难以继承积累前人的劳动成果和知识，不能适用于需求变化的大型系统的建模仿真。2.热力过程系统的模块化分解与综合系统分解的基本原则模块应具有独立的物理功能（对应一定热力过程），与实际设备或子系统对应，物理意义明确，模块内部功能与其他模块无关；模块应具有数学独立性（除

4、接口涉及的变量以外，其他变量都是模块内部变量）与其他模块无关，可以独立地进行分析和验证；模块应具有规范定义的边界或接口（最好与实际的工质进/出口、能量进/出口对应)，使模块之间容易连接；而且要严格控制需要用户操作的模块之间信息交换的数目。热力过程系统基本热力过程基本模块基本热力过程模型热力过程系统模型接口规范化建模系统连接系统分解对应于面向对象的组件概念2.制冷循环的4层模块框架2.部件模块（componentmodular）部件模块表示输入（input，已知条件）F_M（Port1,Port2,…）=0式1-2输出（output，求解结果）按照已知、求解

5、的不同划分为：压力边界；流量边界；2.接口（Port）2.连接（Link）2.部件模块2.流动换热模块2.物性模块3.制冷循环模型或结构（即模块间连接关系）3.制冷循环的求解算法比较3.制冷循环的求解算法：联立模块法3.制冷循环的求解算法：联立模块法带参数ω的Newton迭代法以实际迭代步长减小为代价，提高算法的健壮性3.制冷循环的求解算法：联立模块法3.制冷循环的求解算法：联立模块法局域收敛通过模块化建模及联立模块算法，有效解决了开放共享与知识产权保护之间的矛盾，实现了专业化分工和社会化协作。3.制冷循环的求解算法：联立模块法数值同伦延拓法以增加计算量为

6、代价，拓展迭代初值收敛域范围，提高易用性；结构0工况0结构1工况1物理同伦数学同伦3.制冷循环的求解算法：延拓法收敛点收敛点3.制冷循环的求解算法：延拓法4.1.吸气过热度修正的压缩机性能模型14106G938Vieosd5212114.1.吸气过热度修正的压缩机性能模型容积效率仅在正过热度区不用修正，电效率仅在正过热度区不用修正，4.2.储液器模型假设由于壳体内外皆自然对流换热，忽略通过壳体的传热，即绝热；液相颗粒完全分离，没有被气流“夹带”直接进入出气管；不考虑“泡沫化”的影响；被分离的液体通过回液孔流出，当液面高于出气管顶部（P0）时，多余的液体“溢

7、流”直接进入出气管；不考虑回液孔的节流效应；回液孔的流量按照孔口经验模型计算；原理分离的液相流量=回液孔液相流量4.2.储液器模型5.总结—主要结论引入热力过程系统概念，应用模块化方法提出制冷循环4层模块框架；逻辑关系清晰、可共享重用、易维护、开放可扩展；便于实现制冷循环系统仿真开发工作的专业分工与社会协作，提高开发的质量和效率。制冷循环稳态仿真的联立模块法及延拓法，融合了顺序模块法和联立方程组法的优点，广域收敛、易用性好，值得进一步探讨。压缩机模型考虑了吸气过热度（x=0.9,25K）修正，制冷剂质量流量精度可以提高5%；压缩机模型考虑了压缩机中制冷剂分

8、布量，更真实地反映了制冷剂分布情况。储液器储液机理模型，能够计算不