本發(fā)明屬于計(jì)算仿真領(lǐng)域，具體涉及一種電子膨脹閥和直冷板的聯(lián)合仿真方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、冷媒直冷技術(shù)是未來動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)發(fā)展的重要方向之一。冷媒直冷是利用空調(diào)系統(tǒng)中的制冷劑對(duì)電池進(jìn)行直接冷卻，以達(dá)到降溫的目的。相比較與傳統(tǒng)的液冷技術(shù)，冷媒直冷不需要額外的冷卻介質(zhì)，減少了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，降低了成本。此外，冷媒直冷技術(shù)還具有更高的冷卻效率和更好的熱管理性能，能有效地提高電池地循環(huán)壽命和性能，并且提高電池的安全性和可靠性。

2、電子膨脹閥是空調(diào)中常見的節(jié)流元件，電子膨脹閥內(nèi)制冷劑會(huì)發(fā)生空化現(xiàn)象?？栈且后w介質(zhì)中的一種相變現(xiàn)象，當(dāng)電子膨脹閥內(nèi)流體局部壓力低于液體飽和蒸汽壓力(空化壓力)時(shí)，部分液體會(huì)氣化形成空化，而當(dāng)電子膨脹閥內(nèi)流體局部壓力高于空化壓力時(shí)，則會(huì)發(fā)生空化汽泡坍縮。同時(shí)，對(duì)于冷媒直冷冷卻方式，直冷板是其核心部件，在直冷板內(nèi)部會(huì)發(fā)生沸騰相變，當(dāng)直冷板內(nèi)局部流體溫度高于液體飽和溫度時(shí)，部分液體會(huì)蒸發(fā)汽化，而當(dāng)直冷板內(nèi)局部流體溫度低于液體飽和溫度時(shí)，則會(huì)發(fā)生制冷劑蒸氣冷凝現(xiàn)象。

3、現(xiàn)有技術(shù)中主要存在如下兩個(gè)方面的問題。

4、第一方面，就目前的三維仿真軟件而言，電子膨脹閥和直冷板的仿真是得分兩次計(jì)算才能完成，第一次計(jì)算電子膨脹閥，而且得將仿真計(jì)算的數(shù)據(jù)保存，導(dǎo)出，再計(jì)算直冷板時(shí)，再將數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入，這不免會(huì)有些許誤差產(chǎn)生，而且，按照實(shí)際的模型而言，一般是不知道直冷板前的一些入口的參數(shù)的，知道的只是電子膨脹閥前的入口參數(shù)數(shù)據(jù)，因此，直冷板cfd(computat?iona?l?f?l?uid?dynamics)仿真，邊界條件不易給定。

5、另一方面，在對(duì)電子膨脹閥和直冷板進(jìn)行仿真時(shí)，電子膨脹閥內(nèi)空化現(xiàn)象僅需要引入空化模型，直冷板內(nèi)的沸騰現(xiàn)象僅需要引入沸騰模型。由于在現(xiàn)實(shí)生活中空化沸騰不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，目前的三維仿真軟件，無論商用軟件還是開源軟件均無法實(shí)現(xiàn)沸騰傳熱模型和空化模型兼容問題，若在三維仿真軟件中同時(shí)引入空化模型和沸騰傳熱模型，在聯(lián)合仿真的過程中，會(huì)出現(xiàn)電子膨脹閥和直冷板同時(shí)存在空化沸騰情況，與實(shí)際情況會(huì)發(fā)生相悖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中直冷板cfd(computat?iona?l?f?l?ui?d?dynamics)仿真，邊界條件不易給定以及在聯(lián)合仿真的過程中，會(huì)出現(xiàn)電子膨脹閥和直冷板同時(shí)存在空化沸騰情況，與實(shí)際情況會(huì)發(fā)生相悖的技術(shù)缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種電子膨脹閥和直冷板的聯(lián)合仿真方法及系統(tǒng)。

2、根據(jù)本發(fā)明的其中一方面，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種電子膨脹閥和直冷板的聯(lián)合仿真方法，包含如下步驟：

3、s1、針對(duì)整個(gè)計(jì)算域分配一個(gè)udmi0內(nèi)存，并對(duì)udmi0進(jìn)行初始化，取值為初始值；

4、s2、循環(huán)整個(gè)計(jì)算域內(nèi)的網(wǎng)格，對(duì)網(wǎng)格坐標(biāo)進(jìn)行判斷，如果網(wǎng)格坐標(biāo)在電子膨脹閥計(jì)算域內(nèi)，則令對(duì)應(yīng)的內(nèi)存取值為第一標(biāo)記值，如果網(wǎng)格坐標(biāo)不在電子膨脹閥計(jì)算域內(nèi)，則令對(duì)應(yīng)的內(nèi)存取值為第二標(biāo)記值，完成電子膨脹閥計(jì)算域的網(wǎng)格標(biāo)記和直冷板計(jì)算域的網(wǎng)格標(biāo)記；

5、s3、當(dāng)網(wǎng)格處于電子膨脹閥計(jì)算域內(nèi)時(shí)，調(diào)取網(wǎng)格內(nèi)的局部壓力p，若所述局部壓力p大于或者等于預(yù)設(shè)的空化壓力pv，此時(shí)質(zhì)量源項(xiàng)為空化冷凝速率能量源項(xiàng)為se＝rc·l，若所述局部壓力p小于預(yù)設(shè)的空化壓力pv，此時(shí)質(zhì)量源項(xiàng)為空化蒸發(fā)速率能量源項(xiàng)為se＝re·l；

6、當(dāng)網(wǎng)格處于直冷板計(jì)算域內(nèi)時(shí)，調(diào)取網(wǎng)格內(nèi)的溫度值t，若網(wǎng)格溫度值t大于或者等于預(yù)設(shè)的飽和溫度tsat，此時(shí)質(zhì)量源項(xiàng)為沸騰蒸發(fā)速率能量源項(xiàng)為se＝sv·l，若網(wǎng)格溫度值t小于飽和溫度tsat，此時(shí)質(zhì)量源項(xiàng)為沸騰冷凝速率能量源項(xiàng)為se＝sl·l；

7、式中，ρv,ρl和ρ分別代表電子膨脹閥的網(wǎng)格內(nèi)的氣體密度、液體密度和氣體與液體的混合密度，αv代表電子膨脹閥的網(wǎng)格內(nèi)的氣相體積分?jǐn)?shù)，rb代表空化汽泡半徑，fvap代表空化冷凝系數(shù)，ρ′v和ρ′l分別代表直冷板的網(wǎng)格內(nèi)的氣體密度和液體密度，α′v和α′l分別代表直冷板的網(wǎng)格內(nèi)的氣相和液相體積分?jǐn)?shù)，ri代表蒸發(fā)冷凝系數(shù)，電子膨脹閥以及直冷板的網(wǎng)格內(nèi)液體為制冷劑，l代表制冷劑的汽化潛熱；

8、s4、以步驟s3確定的質(zhì)量源項(xiàng)和能量源項(xiàng)，在整個(gè)計(jì)算域內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行電子膨脹閥內(nèi)的空化過程仿真和直冷板內(nèi)的沸騰過程仿真，最終實(shí)現(xiàn)電子膨脹閥和直冷板的聯(lián)合仿真。

9、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的電子膨脹閥和直冷板的聯(lián)合仿真方法中，所述電子膨脹閥具有連接管，所述連接管連通電子膨脹閥和直冷板。

10、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的電子膨脹閥和直冷板的聯(lián)合仿真方法中，其特征在于，所述混合密度通過下述計(jì)算公式計(jì)算得到：

11、混合密度＝氣相體積分?jǐn)?shù)*氣相密度+液相體積分?jǐn)?shù)*液相密度。

12、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的電子膨脹閥和直冷板的聯(lián)合仿真方法中，其特征在于，初始值＝0，第一標(biāo)記值＝1，第二標(biāo)記值＝2。

13、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種電子膨脹閥和直冷板的聯(lián)合仿真系統(tǒng)，包含如下模塊：

14、初始化模塊，用于針對(duì)整個(gè)計(jì)算域分配一個(gè)udmi0內(nèi)存，并對(duì)udmi0進(jìn)行初始化，取值為初始值；

15、網(wǎng)格標(biāo)記模塊，用于循環(huán)整個(gè)計(jì)算域內(nèi)的網(wǎng)格，對(duì)網(wǎng)格坐標(biāo)進(jìn)行判斷，如果網(wǎng)格坐標(biāo)在電子膨脹閥計(jì)算域內(nèi)，則令對(duì)應(yīng)的內(nèi)存取值為第一標(biāo)記值，如果網(wǎng)格坐標(biāo)不在電子膨脹閥計(jì)算域內(nèi)，則令對(duì)應(yīng)的內(nèi)存取值為第二標(biāo)記值，完成電子膨脹閥計(jì)算域的網(wǎng)格標(biāo)記和直冷板計(jì)算域的網(wǎng)格標(biāo)記；

16、質(zhì)量源項(xiàng)確定模塊，用于當(dāng)網(wǎng)格處于電子膨脹閥計(jì)算域內(nèi)時(shí)，調(diào)取網(wǎng)格內(nèi)的局部壓力p，若所述局部壓力p大于或者等于預(yù)設(shè)的空化壓力pv，此時(shí)質(zhì)量源項(xiàng)為空化冷凝速率能量源項(xiàng)為se＝rc·l，若所述局部壓力p小于預(yù)設(shè)的空化壓力pv，此時(shí)質(zhì)量源項(xiàng)為空化蒸發(fā)速率能量源項(xiàng)為se＝re·l；

17、當(dāng)網(wǎng)格處于直冷板計(jì)算域內(nèi)時(shí)，調(diào)取網(wǎng)格內(nèi)的溫度值t，若網(wǎng)格溫度值t大于或者等于預(yù)設(shè)的飽和溫度tsat，此時(shí)質(zhì)量源項(xiàng)為沸騰蒸發(fā)速率能量源項(xiàng)為se＝sv·l，若網(wǎng)格溫度值t小于飽和溫度tsat，此時(shí)質(zhì)量源項(xiàng)為沸騰冷凝速率能量源項(xiàng)為se＝sl·l；

18、式中，ρv,ρl和ρ分別代表電子膨脹閥的網(wǎng)格內(nèi)的氣體密度、液體密度和氣體與液體的混合密度，αv代表電子膨脹閥的網(wǎng)格內(nèi)的氣相體積分?jǐn)?shù)，rb代表空化汽泡半徑，fvap代表空化冷凝系數(shù)，ρ′v和ρ′l分別代表直冷板的網(wǎng)格內(nèi)的氣體密度和液體密度，α′v和α′l分別代表直冷板的網(wǎng)格內(nèi)的氣相和液相體積分?jǐn)?shù)，ri代表蒸發(fā)冷凝系數(shù)，電子膨脹閥以及直冷板的網(wǎng)格內(nèi)液體為制冷劑，l代表制冷劑的汽化潛熱；

19、聯(lián)合仿真模塊，用于以質(zhì)量源項(xiàng)確定模塊確定的質(zhì)量源項(xiàng)，用于以能量源項(xiàng)確定模塊確定的能量源項(xiàng)，在整個(gè)計(jì)算域內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行電子膨脹閥內(nèi)的空化過程仿真和直冷板內(nèi)的沸騰過程仿真，最終實(shí)現(xiàn)電子膨脹閥和直冷板的聯(lián)合仿真。

20、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的電子膨脹閥和直冷板的聯(lián)合仿真方法中，所述電子膨脹閥具有連接管，所述連接管連通電子膨脹閥和直冷板。

21、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的電子膨脹閥和直冷板的聯(lián)合仿真方法中，所述混合密度通過下述計(jì)算公式計(jì)算得到：

22、混合密度＝氣相體積分?jǐn)?shù)*氣相密度+液相體積分?jǐn)?shù)*液相密度。

23、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的電子膨脹閥和直冷板的聯(lián)合仿真方法中，初始值＝0，第一標(biāo)記值＝1，第二標(biāo)記值＝2。

24、總體而言，本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有有益效果：

25、本發(fā)明能夠電子膨脹閥和直冷板聯(lián)合仿真過程中的實(shí)現(xiàn)沸騰傳熱模型和空化模型兼容，使得電子膨脹閥和直冷板聯(lián)合仿真是更符合實(shí)際模型，而且仿真計(jì)算的也更加精確，只需要知道較少的入口參數(shù)值，就可以實(shí)現(xiàn)仿真計(jì)算，而且還可以節(jié)約仿真計(jì)算的時(shí)間，減少誤差，同時(shí)減少仿真時(shí)對(duì)軟件的操作設(shè)置的步驟。