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
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
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
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。