基于Isight/Fluent联合仿真的热模型修正方法研究
发布时间：2021-07-10 06:34
为提高热模型的仿真精度,提出了一种基于Isight/Fluent协同仿真的热模型修正方法。首先运用Spearman相关级数对热模型的输入参数进行灵敏度分析,确定影响仿真精度的主要参数;然后以修正对象的实测温度值为目标,采用多岛群遗传算法对参数进行修正,得到初步修正后的模型;最后以此模型为基础,运用霍克基维斯算法对其进行精确修正。通过发热电阻对该修正方法进行验证,结果显示,在515 V电压下,发热电阻的仿真值与实测值误差小于5.4%,说明通过该修正方法获得的热仿真模型具有较高的精度。
【文章来源】：科学技术与工程. 2016,16(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
联合修正方法示意图
图2电阻散热结构模型Fig．2Ｒesistanceheatdissipationstructuremodel2.2试验建立及测试对热模型修正时采用了仿真、试验同步进行的方法。首先根据散热结构模型设计试验对象、搭建常温试验环境。然后利用试验测得的温度值对仿真模型进行修正以及验证。试验中，K型热电偶用来测量目标体的温度，M+P可开发动态信号识别分析系统用来采集信号，Coda软件进行数据处理。热电偶可采集温度范围－300～1300℃，采集精度0.1℃。M+P测温模块可以同时测量48个点的温度，采样精度达到0.01℃，采集温度范围为－100～+1400℃，采样频率1000Hz。实验环境为常温常压下的实验室，布置试验装置，取与仿真模型测点同样位置的A、B、C三个测点的温度值作为修正点及验证点。同时另取一热电偶置于空气中测量流体温度。热电偶用502胶粘接固定。一方面使传感器与目标体接触稳定，更准确的采集温度。另一方面也保证了修正与验证过程中所取参考点的一致性。考虑到电子设备许用温度一般不超过85℃，研究对象在此温度对应的工作电压约为12V，以12V电压下的模型为作为实验与修正对象。散热模块置于隔热箱内，下部由纸质支架支撑，减少热传导。用隔热箱隔阻空气紊流，顶部覆盖薄板，但并不足以完全密封。试验装置如图3所示。图3试验装置Fig．3Experimentalinstallation实验过程中记录各测点的稳态温度值，以便进行模型修正与验证。仿真过程中，鉴于研究对象的工作温度并不是很高，忽略模型的热辐射，着重考虑热传导及对流换热。影响试验对象热仿真结果的主要参数包括材料的比热容、导热系数以及试验对象与周围空气的对流换热系数，查阅相关资料［9，10］，这些参数取值范围如表1所示。表1材料不确定参数Table1Uncertainparametersofmaterial比?
验装置，取与仿真模型测点同样位置的A、B、C三个测点的温度值作为修正点及验证点。同时另取一热电偶置于空气中测量流体温度。热电偶用502胶粘接固定。一方面使传感器与目标体接触稳定，更准确的采集温度。另一方面也保证了修正与验证过程中所取参考点的一致性。考虑到电子设备许用温度一般不超过85℃，研究对象在此温度对应的工作电压约为12V，以12V电压下的模型为作为实验与修正对象。散热模块置于隔热箱内，下部由纸质支架支撑，减少热传导。用隔热箱隔阻空气紊流，顶部覆盖薄板，但并不足以完全密封。试验装置如图3所示。图3试验装置Fig．3Experimentalinstallation实验过程中记录各测点的稳态温度值，以便进行模型修正与验证。仿真过程中，鉴于研究对象的工作温度并不是很高，忽略模型的热辐射，着重考虑热传导及对流换热。影响试验对象热仿真结果的主要参数包括材料的比热容、导热系数以及试验对象与周围空气的对流换热系数，查阅相关资料［9，10］，这些参数取值范围如表1所示。表1材料不确定参数Table1Uncertainparametersofmaterial比热容/(J·kg－1·K)导热系数/(W·m－1·K)对流换热系数/(W·m-2·K)电阻600～10000.1～2导热硅胶片0.1～21～5铝合金600～1000100～250空气10060.02～0.035～15以上述各材料的常用值建立电阻散热结构有限元模型，并进行仿真计算。12V状态下各测点的实验温度与初始仿真温度对比情况如表2所示。表212V状态下实验值与修正前仿真值的对比/KTable2Comparisonbetweenexperimentalvaluesandsimulationvalueswithoutmodifiedin12Vstate/K测点ABCD实验348.1311.5310.1300仿真366314.6313.7300误差23%8.1%9.7%可以看出未进行修正前，实验与仿真的误差较
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相关性分析的PCBA热力学模型修正[J]. 王开山,李传日,郭恒晖,庞月婵,李鹏. 装备环境工程. 2014(05)
[2]数控机床主轴系统热模型参数多目标修正方法[J]. 邓小雷,傅建中,夏晨晖,付国强,陈子辰. 机械工程学报. 2014(15)
[3]小卫星瞬态热分析模型修正方法[J]. 张镜洋,常海萍,王立国. 中国空间科学技术. 2013(04)
[4]卫星热模型蒙特卡罗混合算法的修正方法应用研究[J]. 程文龙,刘娜,李志,钟奇,王爱明,张志民,何宗波. 科学通报. 2010(20)
[5]地板辐射采暖传热模型修正及散热因素分析[J]. 李栋,薛康,邢畅,吴国忠. 科学技术与工程. 2010(15)
[6]基于ANSYS的灵敏度分析及其在单层网壳中的应用[J]. 杨大彬,张毅刚,吴金志. 世界地震工程. 2009(04)
本文编号：3275391
【文章来源】：科学技术与工程. 2016,16(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
联合修正方法示意图
图2电阻散热结构模型Fig．2Ｒesistanceheatdissipationstructuremodel2.2试验建立及测试对热模型修正时采用了仿真、试验同步进行的方法。首先根据散热结构模型设计试验对象、搭建常温试验环境。然后利用试验测得的温度值对仿真模型进行修正以及验证。试验中，K型热电偶用来测量目标体的温度，M+P可开发动态信号识别分析系统用来采集信号，Coda软件进行数据处理。热电偶可采集温度范围－300～1300℃，采集精度0.1℃。M+P测温模块可以同时测量48个点的温度，采样精度达到0.01℃，采集温度范围为－100～+1400℃，采样频率1000Hz。实验环境为常温常压下的实验室，布置试验装置，取与仿真模型测点同样位置的A、B、C三个测点的温度值作为修正点及验证点。同时另取一热电偶置于空气中测量流体温度。热电偶用502胶粘接固定。一方面使传感器与目标体接触稳定，更准确的采集温度。另一方面也保证了修正与验证过程中所取参考点的一致性。考虑到电子设备许用温度一般不超过85℃，研究对象在此温度对应的工作电压约为12V，以12V电压下的模型为作为实验与修正对象。散热模块置于隔热箱内，下部由纸质支架支撑，减少热传导。用隔热箱隔阻空气紊流，顶部覆盖薄板，但并不足以完全密封。试验装置如图3所示。图3试验装置Fig．3Experimentalinstallation实验过程中记录各测点的稳态温度值，以便进行模型修正与验证。仿真过程中，鉴于研究对象的工作温度并不是很高，忽略模型的热辐射，着重考虑热传导及对流换热。影响试验对象热仿真结果的主要参数包括材料的比热容、导热系数以及试验对象与周围空气的对流换热系数，查阅相关资料［9，10］，这些参数取值范围如表1所示。表1材料不确定参数Table1Uncertainparametersofmaterial比?
验装置，取与仿真模型测点同样位置的A、B、C三个测点的温度值作为修正点及验证点。同时另取一热电偶置于空气中测量流体温度。热电偶用502胶粘接固定。一方面使传感器与目标体接触稳定，更准确的采集温度。另一方面也保证了修正与验证过程中所取参考点的一致性。考虑到电子设备许用温度一般不超过85℃，研究对象在此温度对应的工作电压约为12V，以12V电压下的模型为作为实验与修正对象。散热模块置于隔热箱内，下部由纸质支架支撑，减少热传导。用隔热箱隔阻空气紊流，顶部覆盖薄板，但并不足以完全密封。试验装置如图3所示。图3试验装置Fig．3Experimentalinstallation实验过程中记录各测点的稳态温度值，以便进行模型修正与验证。仿真过程中，鉴于研究对象的工作温度并不是很高，忽略模型的热辐射，着重考虑热传导及对流换热。影响试验对象热仿真结果的主要参数包括材料的比热容、导热系数以及试验对象与周围空气的对流换热系数，查阅相关资料［9，10］，这些参数取值范围如表1所示。表1材料不确定参数Table1Uncertainparametersofmaterial比热容/(J·kg－1·K)导热系数/(W·m－1·K)对流换热系数/(W·m-2·K)电阻600～10000.1～2导热硅胶片0.1～21～5铝合金600～1000100～250空气10060.02～0.035～15以上述各材料的常用值建立电阻散热结构有限元模型，并进行仿真计算。12V状态下各测点的实验温度与初始仿真温度对比情况如表2所示。表212V状态下实验值与修正前仿真值的对比/KTable2Comparisonbetweenexperimentalvaluesandsimulationvalueswithoutmodifiedin12Vstate/K测点ABCD实验348.1311.5310.1300仿真366314.6313.7300误差23%8.1%9.7%可以看出未进行修正前，实验与仿真的误差较
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相关性分析的PCBA热力学模型修正[J]. 王开山,李传日,郭恒晖,庞月婵,李鹏. 装备环境工程. 2014(05)
[2]数控机床主轴系统热模型参数多目标修正方法[J]. 邓小雷,傅建中,夏晨晖,付国强,陈子辰. 机械工程学报. 2014(15)
[3]小卫星瞬态热分析模型修正方法[J]. 张镜洋,常海萍,王立国. 中国空间科学技术. 2013(04)
[4]卫星热模型蒙特卡罗混合算法的修正方法应用研究[J]. 程文龙,刘娜,李志,钟奇,王爱明,张志民,何宗波. 科学通报. 2010(20)
[5]地板辐射采暖传热模型修正及散热因素分析[J]. 李栋,薛康,邢畅,吴国忠. 科学技术与工程. 2010(15)
[6]基于ANSYS的灵敏度分析及其在单层网壳中的应用[J]. 杨大彬,张毅刚,吴金志. 世界地震工程. 2009(04)
本文编号：3275391
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3275391.html
