CN112926170A - 一维冷却模型校正方法 - Google Patents

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Abstract

一种一维冷却模型校正方法,包括:建立冷却系统试验台架;搭建冷却系统一维仿真模型;设定冷却系统的核心换热元件和关联的监测点为标定对象;设定流量系数为标定参数;利用冷却系统试验台架得到核心换热元件关联监测点的试验测量值;利用一维仿真模型得到核心换热元件关联监测点的仿真计算值;对比得到的试验测量值和仿真计算值,确定各核心换热元件关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差是否在设定误差范围之内;若存在试验测量值和仿真计算值的误差在设定误差范围之外的关联监测点,则选取其中误差最大的关联监测点,调整对应的流量系数,继续仿真和对比,直至所有关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差均在设定误差范围之内。

Description

一维冷却模型校正方法
技术领域
本发明涉及发动机水冷系统,特别是涉及一种一维冷却模型校正方法。
背景技术
冷却系统一维仿真分析在冷却系统匹配的正向开发中起到至关重要的作用,利用仿真软件建立冷却系统一维仿真模型,可以模拟冷却系统的工作情况,对冷却系统进行分析。然而,由于软件本身是通过迭代收敛的算法对冷却系统进行模拟,且通常相关模型输入参数不能完全准确给定,一维仿真的计算精度很难达到实用要求,为达到要求通常需要结合试验测试数据对模型进行标定。
前面的叙述在于提供一般的背景信息,并不一定构成现有技术。
发明内容
基于此,本发明提供一种一维冷却模型校正方法,该方法能够提高一维仿真模型的计算精度。
本发明提供的一维冷却模型校正方法,包括如下步骤:建立冷却系统试验台架;搭建冷却系统的一维仿真模型;设定标定对象,设定的标定对象为冷却系统的核心换热元件和关联的监测点;设定标定参数,设定的标定参数为核心换热元件关联监测点的流量系数;在特定工况下,利用冷却系统试验台架进行冷却系统实测,测量核心换热元件关联监测点的试验测量值;在特定工况下,利用一维仿真模型进行模拟,得到核心换热元件关联监测点的仿真计算值;对比得到的试验测量值和仿真计算值,确定各核心换热元件关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差是否在设定误差范围之内;若存在试验测量值和仿真计算值的误差在设定误差范围之外的关联监测点,则选取其中误差最大的关联监测点,调整对应的流量系数,继续仿真和对比,直至所有关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差均在设定误差范围之内;完成,输出一维仿真模型。
进一步地,搭建冷却系统的一维仿真模型的步骤中,利用AMSEIM软件进行冷却系统一维仿真模型的搭建。
进一步地,冷却系统的核心换热元件包括:发动机散热器、空调暖风、以及发动机油冷器,关联监测点包括发动机散热器进水口、空调暖风入口、以及发动机油冷器入口。
进一步地,核心换热元件关联监测点的流量系数小于或等于0.7。
进一步地,利用一维仿真模型进行模拟,得到核心换热元件关联监测点的仿真计算值的步骤中,利用流量系数的设定值进行一维仿真模型模拟,得到核心换热元件关联监测点在设定流量系数下的仿真计算值。
进一步地,流量系数的设定值为0.3。
进一步地,若存在试验测量值和仿真计算值的误差在设定误差范围之外的关联监测点,则选取其中误差最大的关联监测点,调整对应的流量系数,继续仿真和对比,直至所有关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差均在设定误差范围之内包括:若存在试验测量值和仿真计算值的误差在设定误差范围之外的关联监测点,则选取其中误差最大的关联监测点,改变该关联监测点的流量系数,利用仿真软件进行计算,得到不同流量系数对应的误差;利用得到的流量系数与误差,做出该关联监测点的流量系数与误差曲线;由流量系数与误差曲线中选取设定误差范围对应的流量系数范围;取临界流量系数为对应关联监测点的流量系数,继续仿真和对比,直至所有关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差均在设定误差范围之内。
进一步地,设定误差范围为试验测量值和仿真计算值的误差率小于或等于5%。
综上所述,本发明至少具有如下有益效果其中之一:
本发明的一维冷却模型校正方法,针对一维仿真模型计算输入参数不全的情况,利用冷却系统试验台架的测量结果,在特定工况下,通过调整流量系数,对一维仿真模型的仿真结果进行校正,使特定工况下一维仿真模型的仿真计算值接近试验测量值,实现对一维仿真模型的校正,能够快速校正一维仿真模型的精度。
附图说明
图1为本发明的一维冷却模型校正方法的流程图。
图2为流量系数与流数的关系曲线。
图3为第一次仿真计算后得到的流量系数与误差的关系曲线。
图4为第二次仿真计算后得到的流量系数与误差的关系曲线。
图5为第三次仿真计算后得到的流量系数与误差的关系曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1所示,本发明实施例提供的一维冷却模型校正方法包括:
步骤S10:建立冷却系统试验台架;
在步骤S10中,冷却系统台架试验是模拟整车的冷却系统布置形式,在整车制造出来之前进行的试验。在冷却系统试验台架中,将实车冷却系统涉及到的元件(例如发动机、变速器和冷却系统)按照实车中的布置方式安装在一起,由测功机拖动元件运转来模拟实车行驶工况,测量各个部件需要检测的参数。
步骤S20:搭建一维仿真模型;
在步骤S20中,根据整车冷却系统中各元件的布置方式,利用AMSEIM软件搭建冷却系统一维仿真模型,在冷却系统的一维仿真模型中,整车冷却系统的各元件被抽象成一个个小模块,例如散热器、管路、二通接头等。
步骤S30:设定标定对象;
在步骤S30中,选定的标定对象为冷却系统中的核心换热元件及其关联的监测点。冷却系统的核心换热元件包括发动机散热器、空调暖风、以及发动机油冷器。关联监测点包括发动机散热器进水口、空调暖风入口、以及发动机油冷器入口。
步骤S40:设定标定参数;
在步骤S40中,设定的标定参数为核心换热元件关联监测点的流量系数Cq。根据系统管路特性,流量数与流量系数的曲线如图2所示,从图中可以看出,流量数λ达到某一限值λcrit之后,流量系数Cq基本保持不变,该流量系数Cq即为流量系数最大值Cqmax,经测量可以知道,流量系数最大值Cqmax为0.7,即流量系数Cq≤0.7。
步骤S50:在特定工况下,根据冷却系统试验台架进行冷却系统实测,得到核心换热元件关联监测点的试验测量值;
在步骤S50中,为了标定一维仿真模型的准确性,需根据建立的冷却系统试验台架进行冷却系统实测,以得到整车冷却系统中核心换热元件关联监测点的试验测量值。在本发明中,根据冷却系统试验台架进行冷却系统实测,可以得到不同水泵转速对应的各个核心换热元件关联监测点的流量。为了便于准确掌握设计边界,选定的工况点通常为极限标准工况,例如额定工况。
步骤S60:在特定工况下,利用一维仿真模型进行模拟,得到核心换热元件关联监测点的仿真计算值;
在步骤S60中,利用AMSEIM软件进行模拟,得到额定工况下核心换热元件关联监测点的仿真计算值。一维仿真模型得到的仿真计算值与台架试验得到的试验测量值相差很大,主要原因是一维模型中相当一部分参数无法准确获得,只有通过标定进行校准后,冷却系统的一维仿真模型才可以直接使用。
在步骤S60中,在AMSEIM软件进行模拟时,利用软件预设的流量系数设定值进行一维仿真模型模拟,得到核心换热元件关联监测点在设定流量系数下的仿真计算值。
步骤S70:对比得到的试验测量值和仿真计算值,确定各核心换热元件关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差是否在设定误差范围之内;
在步骤S70中,试验测量值和仿真计算值的误差用误差率来表示,试验测量值和仿真计算值的误差率=∣仿真计算值-试验测量值∣/试验测量值*100%,误差率的设定值为5%。
步骤S80:若存在试验测量值和仿真计算值的误差在设定误差范围之外的若干关联监测点,则选取其中误差最大的关联监测点,调整对应的流量系数,继续仿真和对比,直至所有关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差均在设定误差范围之内。
步骤S90:完成,输出一维仿真模型。
下面以具体的实施例对本发明的一维冷却模型校正方法进行说明。
该实施例的一维冷却模型校正方法包括:
步骤S100:建立冷却系统试验台架;
步骤S200:搭建一维仿真模型;
步骤S300:设定标定对象,设定的标定对象为冷却系统的核心换热元件和关联的监测点;
在本实施例中,冷却系统的核心换热元件包括发动机散热器、变速箱油冷器、发动机油冷器、以及空调暖风。选定的关联监测点包括发动机散热器进水口、变速器油冷器入口、发动机油冷器入口、以及空调暖风入口。
步骤S400:设定标定参数,设定的标定参数为核心换热元件关联监测点的流量系数;
步骤S500:利用冷却系统试验台架进行冷却系统实测,得到特定工况下核心换热元件关联监测点的试验测量值。
在本实施例中,根据冷却系统试验台架进行冷却系统实测,得到额定工况下核心换热元件关联监测点的试验测量值,具体见表一;
表一
Figure BDA0002304921530000061
步骤S600:利用一维仿真模型进行模拟,得到特定工况下核心换热元件关联监测点的仿真计算值;
在本实施例中,利用AMSEIM进行一维仿真模型模拟,得到额定工况下核心换热元件关联监测点的仿真计算值,具体见表二;
Figure BDA0002304921530000062
步骤S700:对比得到的试验测量值和仿真计算值,确定各核心换热元件关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差是否在设定误差范围之内,具体见表三;
在步骤S700中,试验测量值和仿真计算值的误差用误差率来表示,误差率的设定值为5%。
表三
Figure BDA0002304921530000063
Figure BDA0002304921530000071
步骤S800:选取其中误差最大的关联监测点,调整对应的流量系数,继续仿真和对比,直至所有关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差均在设定误差范围之内;
在本实施例中,步骤S800包括:
步骤S801:从第一次仿真模拟得到的结果中,取误差最大的关联监测点,即误差率36.9%对应的关联监测点——暖风入口,改变该处的流量系数,利用AMSEIM仿真软件计算,得到不同流量系数对应的误差率,见表四,利用得到的流量系数与误差率,做出流量系数与误差曲线,如图3所示。
表四
流量系数 误差率
0.3 36.9
0.4 20
0.7 7.48
0.7 7
0.7 5
0.7 0
从图3所示的流量系数与误差曲线中可以看出,当Cq≥0.7时误差率≤5%,将暖风入口的Cq值调整为临界值0.7,其它关联监测点的Cq值不变,仍为0.3,进行第二次仿真计算,得到表五的仿真结果。
表五
Figure BDA0002304921530000072
Figure BDA0002304921530000081
步骤S802:从第二次仿真模拟得到的结果中,取误差最大的关联监测点,即误差率24.5%对应的关联监测点——发动机油冷器入口,改变该处的流量系统,利用AMSEIM仿真软件计算,得到不同流量系数对应的误差率,见表六,利用得到的流量系数与误差率,做出流量系数与误差曲线,如图4所示。
表六
流量系数 误差率
0.3 24.5
0.36 10
0.45 5.13
0.6 1
从图4所示的流量系数与误差曲线中可以看出,当Cq≥0.45时误差率≤5%,将发动机油冷器入口的Cq值调整为临界值0.45,其它关联监测点的Cq值不变,进行第三次仿真计算,得到表七的仿真结果。
表七
实验测量值 调整Cq 仿真计算第三次 误差(%)
发动机散热器进水口 82.1 83.56 -1.78
变速器油冷器入口 11.8 9.81 16.90
发动机油冷器入口 23.8 0.45 22.58 5.14
暖风入口 43.5 40.21 7.58
步骤S803:从第三次仿真模拟得到的结果中,取误差最大的关联监测点,即误差率16.90%对应的关联监测点——变速器油冷器入口,改变该处的流量系统,利用AMSEIM仿真软件计算,得到不同流量系数对应的误差率,见表八,利用得到的流量系数与误差率,做出流量系数与误差曲线,如图5所示。
表八
流量系数 误差率
0.5 16.9
0.55 10
0.6 5
0.65 3.6
从图5所示的流量系数与误差曲线中可以看出,当Cq≥0.6时误差率≤5%,将变速器油冷器入口的Cq值调整为临界值0.6,其它关联监测点的Cq值不变,进行第四次仿真计算,得到表九的仿真结果。
表九
实验测量值 调整Cq 仿真第四次 误差(%)
发动机散热器进水口 82.1 83.76 2.02
变速器油冷器入口 11.8 0.6 11.37 3.64
发动机油冷器入口 23.8 22.60 5.02
暖风入口 43.5 42.51 2.30
根据表九的仿真结果可以得知,所有关联监测点的误差均≤5%,标定结束。
步骤S900:完成,输出一维仿真模型。
上述为针对额定工况下的一维仿真模型校正,其它工况可以利用校准后的模型,参照同样的方法进行校正。
综上所述,本发明的一维冷却模型校正方法,针对一维仿真模型计算输入参数不全的情况,利用冷却系统试验台架的测量结果,在特定工况下,通过调整流量系数,对一维仿真模型的仿真结果进行校正,使特定工况下的一维仿真模型的仿真计算值接近试验测量值,实现对一维仿真模型的校正,能够快速校正一维仿真模型的精度。
在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,除了包含所列的那些要素,而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种一维冷却模型校正方法,其特征在于,包括如下步骤:
建立冷却系统试验台架;
搭建冷却系统的一维仿真模型;
设定标定对象,设定的标定对象为冷却系统的核心换热元件和关联的监测点;
设定标定参数,设定的标定参数为核心换热元件关联监测点的流量系数;
在特定工况下,利用冷却系统试验台架进行冷却系统实测,测量核心换热元件关联监测点的试验测量值;
在特定工况下,利用一维仿真模型进行模拟,得到核心换热元件关联监测点的仿真计算值;
对比得到的试验测量值和仿真计算值,确定各核心换热元件关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差是否在设定误差范围之内;
若存在试验测量值和仿真计算值的误差在设定误差范围之外的关联监测点,则选取其中误差最大的关联监测点,调整对应的流量系数,继续仿真和对比,直至所有关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差均在设定误差范围之内;
完成,输出一维仿真模型。
2.如权利要求1所述的一维冷却模型校正方法,其特征在于,搭建冷却系统的一维仿真模型的步骤中,利用AMSEIM软件进行冷却系统一维仿真模型的搭建。
3.如权利要求1所述的一维冷却模型校正方法,其特征在于,冷却系统的核心换热元件包括:发动机散热器、空调暖风、以及发动机油冷器,关联监测点包括发动机散热器进水口、空调暖风入口、以及发动机油冷器入口。
4.如权利要求1所述的一维冷却模型校正方法,其特征在于,核心换热元件关联监测点的流量系数小于或等于0.7。
5.如权利要求1所述的一维冷却模型校正方法,其特征在于,利用一维仿真模型进行模拟,得到核心换热元件关联监测点的仿真计算值的步骤中,利用流量系数的设定值进行一维仿真模型模拟,得到核心换热元件关联监测点在设定流量系数下的仿真计算值。
6.如权利要求5所述的一维冷却模型校正方法,其特征在于,流量系数的设定值为0.3。
7.如权利要求5所述的一维冷却模型校正方法,其特征在于,若存在试验测量值和仿真计算值的误差在设定误差范围之外的关联监测点,则选取其中误差最大的关联监测点,调整对应的流量系数,继续仿真和对比,直至所有关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差均在设定误差范围之内包括:
若存在试验测量值和仿真计算值的误差在设定误差范围之外的关联监测点,则选取其中误差最大的关联监测点,改变该关联监测点的流量系数,利用仿真软件进行计算,得到不同流量系数对应的误差;
利用得到的流量系数与误差,做出该关联监测点的流量系数与误差曲线;
由流量系数与误差曲线中选取设定误差范围对应的流量系数范围;
取临界流量系数为对应关联监测点的流量系数,继续仿真和对比,直至所有关联监测点的试验测量值和仿真计算值的误差均在设定误差范围之内。
8.如权利要求1所述的一维冷却模型校正方法,其特征在于,设定误差范围为试验测量值和仿真计算值的误差率小于或等于5%。
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