為提高熱模型的仿真精度,提出了一種基于Isight/Fluent協(xié)同仿真的熱模型修正方法。首先運(yùn)用Spearman相關(guān)級(jí)數(shù)對(duì)熱模型的輸入?yún)?shù)進(jìn)行靈敏度分析,確定影響仿真精度的主要參數(shù);然后以修正對(duì)象的實(shí)測(cè)溫度值為目標(biāo),采用多島群遺傳算法對(duì)參數(shù)進(jìn)行修正,得到初步修正后的模型;最后以此模型為基礎(chǔ),運(yùn)用霍克基維斯算法對(duì)其進(jìn)行精確修正。通過(guò)發(fā)熱電阻對(duì)該修正方法進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果顯示,在5¹5 V電壓下,發(fā)熱電阻的仿真值與實(shí)測(cè)值誤差小于5.4%,說(shuō)明通過(guò)該修正方法獲得的熱仿真模型具有較高的精度。 

【文章來(lái)源】：科學(xué)技術(shù)與工程. 2016,16(04)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

聯(lián)合修正方法示意圖

圖2電阻散熱結(jié)構(gòu)模型Fig．2Ｒesistanceheatdissipationstructuremodel2.2試驗(yàn)建立及測(cè)試對(duì)熱模型修正時(shí)采用了仿真、試驗(yàn)同步進(jìn)行的方法。首先根據(jù)散熱結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)試驗(yàn)對(duì)象、搭建常溫試驗(yàn)環(huán)境。然后利用試驗(yàn)測(cè)得的溫度值對(duì)仿真模型進(jìn)行修正以及驗(yàn)證。試驗(yàn)中，K型熱電偶用來(lái)測(cè)量目標(biāo)體的溫度，M+P可開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)信號(hào)識(shí)別分析系統(tǒng)用來(lái)采集信號(hào)，Coda軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。熱電偶可采集溫度范圍－300～1300℃，采集精度0.1℃。M+P測(cè)溫模塊可以同時(shí)測(cè)量48個(gè)點(diǎn)的溫度，采樣精度達(dá)到0.01℃，采集溫度范圍為－100～+1400℃，采樣頻率1000Hz。實(shí)驗(yàn)環(huán)境為常溫常壓下的實(shí)驗(yàn)室，布置試驗(yàn)裝置，取與仿真模型測(cè)點(diǎn)同樣位置的A、B、C三個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度值作為修正點(diǎn)及驗(yàn)證點(diǎn)。同時(shí)另取一熱電偶置于空氣中測(cè)量流體溫度。熱電偶用502膠粘接固定。一方面使傳感器與目標(biāo)體接觸穩(wěn)定，更準(zhǔn)確的采集溫度。另一方面也保證了修正與驗(yàn)證過(guò)程中所取參考點(diǎn)的一致性�？紤]到電子設(shè)備許用溫度一般不超過(guò)85℃，研究對(duì)象在此溫度對(duì)應(yīng)的工作電壓約為12V，以12V電壓下的模型為作為實(shí)驗(yàn)與修正對(duì)象。散熱模塊置于隔熱箱內(nèi)，下部由紙質(zhì)支架支撐，減少熱傳導(dǎo)。用隔熱箱隔阻空氣紊流，頂部覆蓋薄板，但并不足以完全密封。試驗(yàn)裝置如圖3所示。圖3試驗(yàn)裝置Fig．3Experimentalinstallation實(shí)驗(yàn)過(guò)程中記錄各測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)溫度值，以便進(jìn)行模型修正與驗(yàn)證。仿真過(guò)程中，鑒于研究對(duì)象的工作溫度并不是很高，忽略模型的熱輻射，著重考慮熱傳導(dǎo)及對(duì)流換熱。影響試驗(yàn)對(duì)象熱仿真結(jié)果的主要參數(shù)包括材料的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)以及試驗(yàn)對(duì)象與周?chē)諝獾膶?duì)流換熱系數(shù)，查閱相關(guān)資料［9，10］，這些參數(shù)取值范圍如表1所示。表1材料不確定參數(shù)Table1Uncertainparametersofmaterial比?

驗(yàn)裝置，取與仿真模型測(cè)點(diǎn)同樣位置的A、B、C三個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度值作為修正點(diǎn)及驗(yàn)證點(diǎn)。同時(shí)另取一熱電偶置于空氣中測(cè)量流體溫度。熱電偶用502膠粘接固定。一方面使傳感器與目標(biāo)體接觸穩(wěn)定，更準(zhǔn)確的采集溫度。另一方面也保證了修正與驗(yàn)證過(guò)程中所取參考點(diǎn)的一致性�？紤]到電子設(shè)備許用溫度一般不超過(guò)85℃，研究對(duì)象在此溫度對(duì)應(yīng)的工作電壓約為12V，以12V電壓下的模型為作為實(shí)驗(yàn)與修正對(duì)象。散熱模塊置于隔熱箱內(nèi)，下部由紙質(zhì)支架支撐，減少熱傳導(dǎo)。用隔熱箱隔阻空氣紊流，頂部覆蓋薄板，但并不足以完全密封。試驗(yàn)裝置如圖3所示。圖3試驗(yàn)裝置Fig．3Experimentalinstallation實(shí)驗(yàn)過(guò)程中記錄各測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)溫度值，以便進(jìn)行模型修正與驗(yàn)證。仿真過(guò)程中，鑒于研究對(duì)象的工作溫度并不是很高，忽略模型的熱輻射，著重考慮熱傳導(dǎo)及對(duì)流換熱。影響試驗(yàn)對(duì)象熱仿真結(jié)果的主要參數(shù)包括材料的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)以及試驗(yàn)對(duì)象與周?chē)諝獾膶?duì)流換熱系數(shù)，查閱相關(guān)資料［9，10］，這些參數(shù)取值范圍如表1所示。表1材料不確定參數(shù)Table1Uncertainparametersofmaterial比熱容/(J·kg－1·K)導(dǎo)熱系數(shù)/(W·m－1·K)對(duì)流換熱系數(shù)/(W·m-2·K)電阻600～10000.1～2導(dǎo)熱硅膠片0.1～21～5鋁合金600～1000100～250空氣10060.02～0.035～15以上述各材料的常用值建立電阻散熱結(jié)構(gòu)有限元模型，并進(jìn)行仿真計(jì)算。12V狀態(tài)下各測(cè)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)溫度與初始仿真溫度對(duì)比情況如表2所示。表212V狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)值與修正前仿真值的對(duì)比/KTable2Comparisonbetweenexperimentalvaluesandsimulationvalueswithoutmodifiedin12Vstate/K測(cè)點(diǎn)ABCD實(shí)驗(yàn)348.1311.5310.1300仿真366314.6313.7300誤差23%8.1%9.7%可以看出未進(jìn)行修正前，實(shí)驗(yàn)與仿真的誤差較

【參考文獻(xiàn)】：
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