基于FLUENT 的波浪管道热传递耦合模拟 CFD 可以对热传递耦合的流体流动进行模拟。CFD 模拟可以观察到管道内部的流动行为和热传递，这样可以改进波浪壁面复杂通道几何形状中的热传递。 目的： （1） 创建由足够数量的完整波浪组成的波浪管道，提供充分发展条件； （2） 应用周期性边界条件创建波浪通道的一部分； （3） 研究不同湍流模型以及壁面函数对求解的影响； （4） 采用固定表面温度以及固定表面热流量条件，确定雷诺数与热特性之间的 关系。 问题的描述： 通道由重复部分构成，每一部分由顶部的直面和底部的正弦曲面构成，如图。 图1 管道模型 空气的流动特性如下： 质量流量： m=0.816kg/s; 密度: ρ=1kg/m 3; 动力粘度：μ=0.0001kg/(m ·s); 流动温度： Tb=300K ； 流体其他热特性选择默认项。 流动初试条件： x 方向的速度=0.816m/s ； 湍动能=1m 2/s 2; 湍流耗散率=1×105m 2/s 3。 所有湍流模型中均采用增强壁面处理。 操作过程： 一、 完整波浪管道模型的数值模拟 （1） 计算 Re=uH/v=0.816×1/ (0.0001/1) =8160 Cf/2=0.0359Re -0.2=0.0359× (8160)-0.2=0.0059259 0628.00059259.0816.02 =?==f t C u u y +=u t y/v y=0.00159
（2）创建网格 本例为波浪形管道，管道壁面为我们所感兴趣的地方所以要局部细化。入口和出口处的边界网格设置如图。 图2 边网格 生成面网格 图3 管道网格 （3）运用Fluent进行计算 本例涉及热传递耦合，所以在fluent中启动能量方程，如图。 图4 能量方程
第２６卷第１期武汉理工大学学报?信息与管理工程版Ｖｏｌ?２６Ｎｏ－１２００４年２月ＪＯＵＲＮＡｌ．ＯＦＷＵＴ（ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ＆ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ）Ｆｅｂ?２００４ 文章编号：１００７—１４４Ｘ（２００４）Ｏｌ一０１５１—０４ 电动汽车蓄电池建模仿真 赵兴福１，王仲范１，邓亚东１，魏健２ （１．武龊理工大学汽车工程学院，湖北武汉４３００７０１２．中国定远汽车实验场，安徽定远２３３２１０） 摘要：对蓄电池建模方式进行了探讨，采用等效电路模拟并建立键合图模型，对ＳＯＣ的计算进行了讨论，并采用更加合理的算法，讨论了蓄电池散热系统的铤台图建模方法并建立了散热系统的键台图模型。将蓄电池等效电路的健台图模型和散热系统的键合图模型耦合在一起，建立了蓄电池系统的键合图模型，并由此导出数学模型，基于ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ平台建立仿真模型，实现了蓄电池的动态仿真，并与ＡＤＶＩＳＯＲ软件的仿真结果进行了比较分析。 关键词：电动汽车；蓄电池；功率键合图；建模仿真 中圈法分粪号：Ｕ４６９，７２文献标识码：Ａ １键合图概述 蓄电池的建模仿真是电动汽车建模仿真中的关键部分。蓄电池的动态特性异常复杂，在充、放电过程中，蓄电池的各项性能参数存在着错综复杂的关系，具有高度非线性。电动汽车在行驶过程中，蓄电池总是处于充、放电交替进行的状态。这些都给莆电池的建模仿真带来很大困难。复杂的蓄电池系统可以利用键合图（ＢｏｎｄＧｒａｐｈ）方法进行有效的建模。键舍图方法在系统动态特性分析中具有许多特点和优势。对各种不同物理系统动态特性的分析均可用键合图法。键合图法特别适用于机、电、液、热等多种能量范畴耦合的综合系统。 键合图实质是一种功率流图，用来描述系统功率的传输、转化、贮存和耗散等情况，目前在许多工程领域中得到了广泛应用。这种方法的一个重要优点是它内含物理约束，如能量守恒、质量守恒和动量守恒等；另一个优点是可以综合多种能量范畴到一个模型中。键台图从系统的角度将多种物理变量统一地归纳成４种状态变量，即势、流、动量和变位变量，同时采用几种通用的标准图形符号根据系统中功率流向建立键台图模型，由键合图模型建立数学模型，实现物理系统的仿真。 键合图方法把真实的物理器件用几种通用的标准图形符号表示出来，称为基本元件。每个基本元件在不同物理系统中都有各自特定的键台组成律和因果关系口“］。 ２蓄电池的键合图模型 ２．１等效电路 当前研究蓄电池的动态特性，主要有两种方法：①利用电化学、热化学理论，分析电池内部物质的工作特性；②寻找蓄电池的等效电路，用等效电路近似模拟其动态特性。 方法①对电池内部出现的现象和动态特性有很好的理论解释，但分析过程复杂，这种方法适用于电池的研究开发和制造。对于电动汽车的开发和建模仿真来说，需要从整体的角度，用一种足够简单的方法近似模拟电池的动态特性，因此方法②是一种合适的方法ｏ］。 蓄电池的等效电路模型有多种，最简单的是内阻模型，将蓄电池等效为一个电压源和一个内阻串联的简单电路，如图１所示。 收稿日期，ｚ００３—１０一２“ 作者简介；赵兴榀（１９７９一），男ｔ山东潍坊人，武汉理工大学汽车工程学院碗士研究生基金项目：教育部重点科研基金资助项目（０２１７Ｓ）．盘ｃ，图１蓄电池内阻模型等效电路 万方数据
1（全冲全放2（同时冲放3（环境温度4（电流范圉 1（等效电路模型:RC 、内阻、三阶、RNGV 、开路电压 !电池matlab_simul ink 建模与仿真 2（神经网络3（有限元 整车仿真流程
可以将内阻类型细化dl：j FV “件US 9 r ■Sirmilink「立问扁1」阳
电池的等效电路模熨（内阻模翱 ?Simulink 和Simscape 湮立的＜fe 池悭里 ?Simullnk fHSimscape 址卜旳电池柄乜 充放电测试曲线 iCOntwo e) &心""山八“?加小仞 心切■加广砂叭八讨 ffwul ________ 4 _____ First onier HSH ----------------------------------------- --- ----------------------------------------
■Simulink f Stmscape I "iim佇卡 RC模型： Equivalent circuit model (RC) ?Cb；电池电卷即电池容H ?Cc s左面陨化电容 ?Rt：终编电阻 ?Re.电池的内但 ?Rc：电容的内但 RC模型在整车模型中 精确建模:
建立粘确的电池模型 ?Simsaape：?做理謬迪熾捞貝邊槌 ?Op tim ization Toolbox ；电;±的丈际容量计 翼■Sinnulink Destgn Optimization：嗨数;；析 ?Parallel Computing Toolbox< !f仃计翎 ?二阶等效电路电池模型 R x = f(SOC. Cugnt. Voltage. Temperature) TBfmlnoilRMcstencc z End of Ohch ftr庐Resold na [M*iA BrMeh] [Paratitie Sranch] 利用SimscapeS上电池的三阶等效电路模吃 End of Charge Reslang -Wr- CT mb L4rarv nrovxrr
Tutorial10.Simulation of Wave Generation in a Tank Introduction The purpose of this tutorial is to illustrate the setup and solution of the2D laminar?uid ?ow in a tank with oscillating motion of a wall. The oscillating motion of a wall can generate waves in a tank partially?lled with a liquid and open to atmosphere.Smooth waves can be generated by setting appropriate frequency and amplitude.One of the tank walls is moved to and fro by specifying a sinusoidal motion. In this tutorial you will learn how to: ?Read an existing mesh?le in FLUENT. ?Check the grid for dimensions and quality. ?Add new?uid in the materials list. ?Set up a multiphase?ow problem. ?Use the dynamic mesh model. ?Set up an animation using Execute Commands panel. Prerequisites This tutorial assumes that you have little experience with FLUENT but are familiar with the interface. Problem Description In this tutorial,we consider a rectangular tank with a length(L)of15m and width(W) of0.8m(Figure10.1).The left wall is assigned a motion with sinusoidal time variation. The top wall is open to atmosphere and thus maintained at atmospheric pressure.The ?ow is assumed to be laminar.
基于FLUENT的波浪管道热传递耦合模拟CFD可以对热传递耦合的流体流动进行模拟。CFD模拟可以观察到管道内部的流动行为和热传递，这样可以改进波浪壁面复杂通道几何形状中的热传递。目的： （1）创建由足够数量的完整波浪组成的波浪管道，提供充分发展条件；（2）应用周期性边界条件创建波浪通道的一部分； （3）研究不同湍流模型以及壁面函数对求解的影响； （4）采用固定表面温度以及固定表面热流量条件，确定雷诺数与热特性之间的关系。 问题的描述： 通道由重复部分构成，每一部分由顶部的直面和底部的正弦曲面构成，如图。 图1 管道模型 空气的流动特性如下： 质量流量：m=0.816kg/s; 密度: ρ=1kg/m3; 动力粘度：μ=0.0001kg/(m·s); 流动温度：Tb=300K； 流体其他热特性选择默认项。 流动初试条件：
x 方向的速度=0.816m/s ； 湍动能=1m 2/s 2; 湍流耗散率=1×105m 2/s 3。 所有湍流模型中均采用增强壁面处理。 操作过程： 一、 完整波浪管道模型的数值模拟 （1） 计算 Re=uH/v=0.816×1/ (0.0001/1) =8160 Cf/2=0.0359Re -0.2=0.0359× (8160)-0.2=0.0059259 0628.00059259.0816.02 =?==f t C u u y +=u t y/v y=0.00159 （2） 创建网格 本例为波浪形管道，管道壁面为我们所感兴趣的地方所以要局部细化。入口和出口处的边界网格设置如图。
图2 边网格 生成面网格 图3 管道网格 （3）运用Fluent进行计算 本例涉及热传递耦合，所以在fluent中启动能量方程，如图。
随机波数值模拟方法 1 概述 研究海浪及其对工程的作用有三种途径：一是现场观测研究；二是在实验室内进行模拟研究；三是理论分析研究。由于海浪的复杂多变性，加上现场环境恶劣，进行现场观测需花费大量的人力物力；理论研究目前也有较大的局限性，特别是对于不规则波浪，很多问题有赖于室内的模拟研究。 模拟研究的方法可分为两大类。开始是在水槽或水池内利用风或造波机进行物理模拟，亦即进行波浪模型试验。在人们的精心设计下，可以把负责的现象分解为多个简单的模型，然后再把成果综合起来。过去已取得了大量的研究成果，目前仍是主要的研究方法之一。随着电子计算机的发展和普及，海浪的数值模拟得到迅速的发展，它具有经济方便等优点，日益受到人们的重视和广泛的应用。天然海浪是很复杂的，人们对它的认识和研究过程是由简到繁，由浅入深，及即由单向规则波—斜向规则波—单向不规则波—多向不规则波。 2 不规则波浪的数值模拟—模拟频谱 单向不规则波浪的数值模拟方法，大多建立在线性波浪理论的基础上。本文主要介绍利用线性叠加法和线性过滤法进行二维不规则波的模拟。 2.1 线性波浪叠加法 在工程中，如果已经得到了特征波的波参数如有效波高H s、周期T 等参数，如何得到一列不规则波面时间历程呢？一般通过模拟靶谱法来完成。将有效波高H s、周期T 等参数代入某波浪频谱形式中，得到的海浪谱即为靶谱。现在要模拟某波面不规则波面时间历程，使得模拟的波谱同靶谱一致。 平稳海况下的海浪可视为平稳的具有各态历经性的随机过程，波动可以看作无限多个振幅不等、频率不等、初相位随机的简谐余弦波叠加而成，即 M t a i cos k i x i t i (1 i 1
不规则波浪的模拟 一、概述 研究海浪及其对工程的作用有三种途径：一是现场观测研究；二是在实验室内进行模拟研究；三是理论分析研究。由于海浪的复杂多变性，加上现场环境恶劣，进行现场观测需花费大量的人力物力；理论研究目前也有较大的局限性，特别是对于不规则波浪，很多问题有赖于室内的模拟研究。 模拟研究的方法可分为两大类。开始是在水槽或水池内利用风或造波机进行物理模拟，亦即进行波浪模型试验。在人们的精心设计下，可以把负责的现象分解为多个简单的模型，然后再把成果综合起来。过去已取得了大量的研究成果，目前仍是主要的研究方法之一。随着电子计算机的发展和普及，海浪的数值模拟得到迅速的发展，它具有经济方便等优点，日益受到人们的重视和广泛的应用。天然海浪是很复杂的，人们对它的认识和研究过程是由简到繁，由浅入深，及即由单向规则波—斜向规则波—单向不规则波—多向不规则波。 二、不规则波浪的数值模拟—模拟频谱 单向不规则波浪的数值模拟方法，大多建立在线性波浪理论的基础上。 2.1 线性波浪叠加法 海浪可看做一平稳随机过程，它可由多个（理论上为无限多个）不同周期和不同随机初位相的余弦波叠加而成： ()()i i i M i i t x k a t εωη+-=∑=cos 1 （2.1）
式中，()t η为波动水面相对于静水面的瞬时高度； i a 为第i 个组成波的振幅； i i k ω,为第i 个组成波的波数和圆频率； i i i i T L k πωπ2,2== L ，T 分别为波长、周期； x ，t 分别表示位置和时间，通常固定位置，可取x=0； i ε为第i 个组成波的初位相，此处取在（0,2π）范围内均布的随机数。 通过频谱来模拟海浪，设欲模拟的对象谱（靶谱）()ωηηS 的能量绝大部分分布在H L ωω~范围内其余部分可忽略不计。把频率范围划分 为M 个区间，其间距为1--=?i i i ωωω，取 ()()i i i i i i S a ωωωωω ηη?=+=-?22?1 （2.2） 则将代表M 个区间内波能的M 个余弦波动叠加起来，即得海浪的波面： ()()()i i M i i i t S t εωωωηηη+?=∑=~cos ?21 （2.3） 式中，i ω~为第i 个组成波的代表频率。 用波浪叠加法模拟海浪时应注意以下几点： <1>谱频范围H L ωω~的选取，取决于所要求的精度。设在高低频 侧各允许略去总能量的μ部分（002.0=μ），对于可积分的谱，易于确定L ω和H ω。 应该看到，在M 一定的情况下，不恰当地增大谱频范围，反而
蓄电池仿真研究 一背景 铅酸蓄电池是电力系统中一种常用的器件 ，在以前的仿真中，我们是把它一个电压源替代 ，但是实 际上，电压源是无法准确描述蓄电池的各种工作特性的 ，尤其对于类似于 UPS 系统开发中，准确 描述蓄电池特性是很重要的，例如放电工作时的端电压变化趋势对于检测电路正常工作，充电 时的注入电流变化过程决定充电器的负载特性，等等。本文的主要目的是介绍运用仿真工具分 析蓄电池特性，以及蓄电池仿真模型中各种参数的理解和设置方法。 二蓄电池的基本特性 铅酸蓄电池作为一个电化学设备，完整描述其性能是极其复杂的，描述其内部过程是化学领域 的任务，我们这里关心的是它在电路中表现出来的外部性能，主要有以下一些。 2.1放电性能 当蓄电池给电路供电的时候，处于放电状态，它具有以下一些基本特性。 2.1.1容量限制 蓄电池是通过活物质反应产生电荷，当它放电时 ，这些活物质被消耗， 在消耗到一定度以前， 蓄电池端电压会维持在某个电平附近 （有轻微下降） 当超过这个限度，电压会急剧下降。一般我们用电池以某个恒定电流放电的电压 -时间曲线来表示, 如图2- 1。 通常，我们用一个电压和时间的曲线 表示这种放电特性，电压急剧下降的 转折点称为"拐点（knee point ） ”,表 示这个时候活物质已经接近消耗殆 尽，此时的对应电压称为放电终止电 压，在应用中应该设置保护电路防止 电池过放电，对应的时间则称为在该 放电电流下的放电时间。 图2-1 2.1.2放电电流的影响 通常电池的容量用安时（A.h ）来表示，字面含义可以理解为指放电时间和放电电流的乘积，但是 实际上，电池的容量是会随着放电电流而变化的，而且，电池的端电压的也是随着放电电流大小而 变化的。不同放电电流时的端电压 --时间关系可以用图 2-2表示。 Discharge Voltage Characteristics (V): t(s)
开发新能源和可再生清洁能源是21世纪世界经济发展中最具有决定 性影响的五项技术领域之一。充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续 发展的能源战略决策，其中太阳能发电则最受瞩目。由于目前光伏电池板 转换效率比较低，为了降低系统造价和有效地利用太阳能，该论文对光伏 发电进行最大功率跟踪显得尤为必要。 本文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率，分别从工程数学 模型、matlab建模仿真方面对外界环境影响因素就行分析，同时对具有最 大功率点跟踪（MPPT）的控制器的原理进行了研究，并分析比较各测量方 法的优缺点。 Keywords: 太阳能发电；转换效率；MPPT；matlab建模仿真 Abstract The development of new energy and renewable clean energy is one of the five technologies have the most decisive influence in the development of the world economy in twenty-first Century. The full development and utilization of solar energy is the energy strategy of the governments of the world sustainable development, where the solar power generation is the most popular. Due to the current solar photovoltaic conversion efficiency is low, in order to reduce the cost of system and the effective use of solar energy, the pho- tovoltaic maximum power point tracking is particularly necessary. This article base on how to improve the conversion efficiency of solar photovoltaic power generation system, from the aspects of MATLAB modeling and simulation calculation of measurement results
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/8218661172.html, 光伏电池的建模与仿真 作者：吴洋张嫒嫒侯奎 来源：《科技视界》2017年第09期 【摘要】本文在光伏电池的等效电路模型的基础之上，推导了光伏电池的数学模型，在 工程允许条件下，简化数学模型，建立了光伏电池的简化模型，基于MATLAB/Simulink仿真平台，搭建光伏电池的仿真模型，完成了在不光照条件和不同温度条件下的仿真实验，结果验证了光伏电池简化数学模型正确性和有效性。 【关键词】光伏电池；数学模型；Simulink仿真 【Abstract】Based on the equivalent circuit model of photovoltaic cells， this paper deduces the mathematical model of photovoltaic cells， simplifies the mathematical model under engineering allowable conditions， establishes a simplified model of photovoltaic cells. Based on MATLAB/Simulink simulation platform， The simulation model of the battery is completed and the simulation experiment under the condition of non-illumination and different temperature is completed. The results verify the correctness and validity of the simplified mathematical model of the photovoltaic cell. 【Key words】Photovoltaic cells； Mathematical model； Simulink simulation 0 前言 随着全球的能源问题的日益严峻，人们必须走一条可持续发展的道路[1]。一方面保护环 境使其不被破坏，避免温室效益带来的灾难，而另一方面又要满足人类对化石能源的需求，这俨然已经成为了摆在人们面前的一道难题，因此，大力研究和发展新型清洁能源和可再生能源成为了当今世界能源研究的热门，也是能源发展的必经之路。而太阳能光伏发电具有发电过程简单、没有机械转动部件、不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质、无噪声和无污染的优点。因此，光伏发电成为了国内外的研究热点。其中光伏电池作为太阳能光伏发电的核心，研究光电池的建模具有重要的意义。 1 光伏电池的等效电路模型 通常基于光伏电池的简化电路模型来推导其数学模型，并依照其数学模型搭建仿真模型，光伏电池的等效电路如图1所示。其中Iph为光生电流。而光伏电池面积大小和太阳光的辐照度会影响着Iph值。但当光照强度为零的情况下，光伏电池类似于一个二极管。Id为暗电流。光伏电池输出电流为IL，Voc为开路电压，但需注意的是，开路电压与光照强度有关而与电池面积无关。RL为负载电阻，Rs为等效串联电阻，Rsh为等效旁路电阻。它们均为光伏电池固有内阻，在理想光伏电池参数的计算时可以忽略不计。