發(fā)布時間：2021-07-10 06:34

　　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。首先運用Spearman相關(guān)級數(shù)對熱模型的輸入?yún)?shù)進行靈敏度分析,確定影響仿真精度的主要參數(shù);然后以修正對象的實測溫度值為目標(biāo),采用多島群遺傳算法對參數(shù)進行修正,得到初步修正后的模型;最后以此模型為基礎(chǔ),運用霍克基維斯算法對其進行精確修正。通過發(fā)熱電阻對該修正方法進行驗證,結(jié)果顯示,在5¹5 V電壓下,發(fā)熱電阻的仿真值與實測值誤差小于5.4%,說明通過該修正方法獲得的熱仿真模型具有較高的精度。 

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

【文章頁數(shù)】：6 頁

【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試驗建立及測試對熱模型修正時采用了仿真、試驗同步進行的方法。首先根據(jù)散熱結(jié)構(gòu)模型設(shè)計試驗對象、搭建常溫試驗環(huán)境。然后利用試驗測得的溫度值對仿真模型進行修正以及驗證。試驗中，K型熱電偶用來測量目標(biāo)體的溫度，M+P可開發(fā)動態(tài)信號識別分析系統(tǒng)用來采集信號，Coda軟件進行數(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測溫模塊可以同時測量48個點的溫度，采樣精度達到0.01℃，采集溫度范圍為－100～+1400℃，采樣頻率1000Hz。實驗環(huán)境為常溫常壓下的實驗室，布置試驗裝置，取與仿真模型測點同樣位置的A、B、C三個測點的溫度值作為修正點及驗證點。同時另取一熱電偶置于空氣中測量流體溫度。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證過程中所取參考點的一致性。考慮到電子設(shè)備許用溫度一般不超過85℃，研究對象在此溫度對應(yīng)的工作電壓約為12V，以12V電壓下的模型為作為實驗與修正對象。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。試驗裝置如圖3所示。圖3試驗裝置Fig．3Experimentalinstallation實驗過程中記錄各測點的穩(wěn)態(tài)溫度值，以便進行模型修正與驗證。仿真過程中，鑒于研究對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)及對流換熱。影響試驗對象熱仿真結(jié)果的主要參數(shù)包括材料的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)以及試驗對象與周圍空氣的對流換熱系數(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?

驗裝置，取與仿真模型測點同樣位置的A、B、C三個測點的溫度值作為修正點及驗證點。同時另取一熱電偶置于空氣中測量流體溫度。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證過程中所取參考點的一致性�？紤]到電子設(shè)備許用溫度一般不超過85℃，研究對象在此溫度對應(yīng)的工作電壓約為12V，以12V電壓下的模型為作為實驗與修正對象。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。試驗裝置如圖3所示。圖3試驗裝置Fig．3Experimentalinstallation實驗過程中記錄各測點的穩(wěn)態(tài)溫度值，以便進行模型修正與驗證。仿真過程中，鑒于研究對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)及對流換熱。影響試驗對象熱仿真結(jié)果的主要參數(shù)包括材料的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)以及試驗對象與周圍空氣的對流換熱系數(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，并進行仿真計算。12V狀態(tài)下各測點的實驗溫度與初始仿真溫度對比情況如表2所示。表212V狀態(tài)下實驗值與修正前仿真值的對比/KTable2Comparisonbetweenexperimentalvaluesandsimulationvalueswithoutmodifiedin12Vstate/K測點ABCD實驗348.1311.5310.1300仿真366314.6313.7300誤差23%8.1%9.7%可以看出未進行修正前，實驗與仿真的誤差較

【參考文獻】：
期刊論文
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