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大储管路一致性分析:冷板必须建模吗?

5月前浏览586


    在储能领域有一项必做的仿真及测试就是“流量的一致性”,设计标准一般为多个并联支路的流量偏差不大于10%。为了达到这个标准,一般会做两个工作,仿真加配平测试。目前会遇到的问题就是,在整个管路系统中有几十块冲压钎焊冷板,又薄内部流道又小。仿真时非常消耗处理计算的时间,测试时有必须采购几十块冷板的物料,非常麻烦。那有没有简单的方法来处理这个问题呢?

   

  管路系统示意

   

单个冷板示意 



优化措施

01




   

对于两个并联回路

  • A→B→C→C′→B′→A′

  • A→B→C→D→D′→C′→B′→A′

将 CC′→看作冷板1

DD′→ 看作冷板2

假设两个支路内流量相等即可得阻力相同:

RAC+RCC′+RC′A′=RAD+RDD′+RD′A′

如取消冷板,用一根管替代,因直管内阻力很小,假设为0可得:
RAC+0+RC′A′=RAD+0+RD′A

那么只要短接直管时流量一致时,换真实的冷板,一致性也相同。(等号两侧同时增加真实的冷板阻力)

管路阻力为 

   

即如果阻力调整好后、即使改变流量

RAC+RC′A′=RAD+RD′A

依然成立,(因为等号两侧阻力同时增加或减小相同倍数)流量依旧是保持原来的一致性。



仿真验证

02



   

按照上图进行建模,调整测试直管的管径,分别是5mm、10mm、20mm(为了保证验证的准确性,对应的阻力分别是3个数量级)

除了验证并联管路的阻力不同外,也验证不同流量0.4kg/s、0.8kg/s、1.6kg/s的流量一致性情况。

仿真过程非常简单,就不一步一步说明,重点需要注意的是,需要提前将流体域切分成两部分,将需要监控流量的面提前命名出来,如下图。

   



结果

03



   

表格中统计的是进出口的总流量及每个分支路的流量。通过三个管径及三个流量值的对比验证可得,流量的一性结果没有差异。

所得可以,在并联管路的一致性仿真中(只考虑流量均匀的目的),只要所有并联段的阻力值是一样的,就可将支路简化成直管替代。这样在前期仿真优化时会极大的减少计算时间。 




来源:CAE中学生
储能
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首次发布时间:2026-03-25
最近编辑:5月前
CAE无剑
硕士 | 仿真工程师 CAE中学生
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模型参数输入011,在降阶后的ROM中,设置电芯温度作为输出参数。 2,在DATA多维表格中,录入不同流量对应的不同换热系数,前者是input,后者是output。在后续变流量时就会根据此表来插值对应的换热系数。 在input输入批处理时的4个流量值,在output中输入计算好的HCT值 3,定义换热面积,直接在模型中测量,流体和固体的换热面积即可,注意要转成成平方米的单位 4,设置输入的流量,可直接导入之前定义好的流量表,其实直接输入XY表格也方便,这个看个人习惯。 导入后最好改一下名字,便于查看 5,类似的方式,设置电芯的热源 6,输入冷却液的入口温度,这里建议使用开氏温度,因为降阶模型内核都是按照开氏温度处理,计算出温错温度概率小。 7,设置热阻,这是根据牛顿冷却定律公式,热时是换热面积和换热系数乘积的倒数。 8,还差一步设置初始电芯温度。 模型求解021,设置电芯温度作为监控值 2,设置求解时间,单位为S,计算300步,设置一个最大和最小的时间步。 3,开始求解 4,求解结果 小节03降阶的全部操作已经结束,我们对比一下同工况的仿真误差(热源10W,流量0.03kg/s,初始298.15k,入口温度293.15K) 通过对比可的,误差在最大0.6k,还是比较小的。其实降阶主要的目的就是可以搭建更加复杂的模型,快速验证不同策略下的温度变化情况。降阶最大的作用就是省去了自己搭建电芯,管路一维模型块的时间。希望ansys可以在这个twin builder这个模块多花些精力,能够像amesim提供更多的案例学习,这样上手使用就会方便很多。来源:CAE中学生

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