GT-SUITE的两相流分析应用

// 机器学习方法的 CO2并行压缩系统

最优控制[1] //

GT-SUITE平台提供丰富的热力学模型库：

使用框图化的热力学模型，包括：压缩机、换热器、管道、膨胀阀等，实现了CO2并行压缩系统的热力学系统建模；

内置PID控制算法、传递函数、用户自定义函数等，实现了CO2并行压缩系统的排压控制。

GT-SUITE平台可实现模型的批处理计算和大数据分析：

设置大量边界工况的边界条件用于模型计算，文章中采用GT-SUITE提供的模型计算数据，建立了神经网络模型用于系统性能预测估计。

SimulinkHarness模块可以用于GT-SUITE和第三方软件的联合仿真：

文章中通过GT-SUITE/Matlab/Labview三者联合仿真，验证了提出的预测控制策略对于并行压缩系统性能的提升以及控制的稳定性。

// 基于GT-SUITE电动客车热泵空调系统

的研究分析与改进 //

节能与环保问题已成为国际社会关注的焦点，纯电动客车为公共交通提供了一种清洁、高效、环保的交通方案，城市的交通正向着智能化和清洁化转变。然而目前制约电动客车发展的主要问题是电池续航能力不足及电池寿命较短，除动力耗电外，最大的电能需求来自于车厢内的供冷及供热装置，开发一套环保、节能、高效的空调系统对于电动客车产业推广具有重要的意义。

传统电动客车空调系统采用HFC类制冷剂（如R407C、R410A），其制冷性能好，但冬季寒冷工况制热性能不佳，多依靠电加热的方式供暖。并且此类制冷剂全球变暖潜能值高，已被列入即将被替代的制冷剂行列中。CO2作为自然工质，其制热性能强，但其夏季制冷性能相对较低。中国幅员辽阔，气候跨度大，中国各个地区应如何选择电动客车热泵系统以及如何改进可以将CO2系统在能效不打折扣的条件下应用于全国成为值得探讨的问题。

为解决CO2制冷性能差的问题，本研究用压缩-膨胀一体机替代压缩机与节流阀，回收部分能量以减少压缩机功耗。本研究对比了传统R407C热泵系统，基础跨临界CO2热泵系统以及带有压缩-膨胀一体机的新型跨临界CO2热泵系统。GT-SUITE 为本研究提供了全面的模拟平台，基于CO2热泵系统设计制冷能力相当的R407C热泵系统，并对新型CO2跨临界热泵系统膨胀机容量进行优化。

基于上述模型，对客车空调在中国五个典型气候城市（严寒区哈尔滨、寒冷区西安、夏热冬冷区成都、温和区昆明和夏热冬暖区广州）的全年运行能效与功耗进行对比探究。

结果表明CO2系统在严寒地区和温和地区具有很大的优势，其全年能效比R407C系统分别提高9.294%和4.408%，但R407C系统更适合夏热冬暖地区。在寒冷地区和夏热冬冷地区，两种系统之间的差异不大。CO2先进系统不仅可以进一步提升CO2制热的性能优势，并且可以基本弥补其制冷劣势，在中国所有气候区都具有最佳节能效果，有很大潜力替代现有的R407C电动客车系统。

//基于GT-SUITE电动汽车热泵空调系统的动态特性研究分析//

GT-SUITE平台与跨临界CO2车辆热泵空调系统的完美结合，使得跨临界CO2车辆热泵空调系统的动态特性研究更加深入和全面。

借助GT-SUITE平台，搭建跨临界CO2车辆热泵空调系统，基对制冷剂动态迁移和稳态分布特性进行了深入探究。通过对制冷剂动态迁移特性和稳态分布特性的仿真模拟，为跨临界CO2新能源汽车空调系统的动态压力控制、压缩机启动策略以及换热器防暴沸设计提供了理论基础。

借助GT-SUITE仿真平台，搭建了跨临界CO2汽车空调多PID控制系统，对多PID耦合控制过程中的系统动态特性进行仿真探究。

分别从PID控制启动顺序和启动延迟时间两个方面，对系统的动态控制特性进行仿真优化。

不当的启动顺序会严重降低动态性能参数的稳定速度，控制的平稳性差。最优排气压力—送风温度—车厢温度控制的启动顺序为最佳选择。延时控制虽然对动态相应参数的稳定速度没有明显影响，但是对控制参数的波动程度有很大程度的改善。