Amesim基于实验数据的通用换热器建模方法

大家好，首先祝大家十一快乐！假期即将结束，为了克服自己的拖延症，是时候写一篇文章，不断督促自己学习了。

近年来，Amesim在热管理领域得到了非常广泛的应用，在我们的Amesim微信交流群（进群请加微信：Amesim_ai）中也观察到，大家讨论Amesim热管理系统的频率是显著高于讨论液压系统的，进一步的，在讨论Amesim热管理系统的所有问题中，关于换热器的讨论最多。

主要讨论焦点在于换热器的建模与校准。Amesim虽然提供了相当多基于几何参数的换热器建模APP，然而在面临工程中使用的各种各样的换热器来说还远远不够。况且一些复杂的换热器建模和校准，对新手来说想要熟练掌握，也是相当困难。

因此，本文尝试介绍一种更加通用的、基于实验数据的Amesim换热器建模方法，希望能对大家有启发。

站在建模的角度观察换热器时，我们重点需要计算的是参与换热的流体各自压损以及互相之间热交换功率。

几乎我们常用的换热器都是间壁换热器。对于某个特定的换热器，即两个流体各自流动，通过隔绝两侧流体的壁面换热，用于热交换的流体都有自己独立的流道，所以压损部分都是可以独立计算的，而换热量主要与两个流体的流量、温差有关。

因此，对于一个换热器而言，我们可以将其简化为如下模型。其中左右两侧，分别模拟流体的阻力，中间模拟两个流体之间的换热。如此一来，我们就实现了对复杂换热器建模的简化，这样分别去考虑每个特征，也就可以更好的去校准和验证了。

这也就是常常提到的半边换热器建模方法，所谓“半边”不是指一半，而是半边流体。半边换热器建模的方法是一种十分通用的方法，意味着Amesim中所有类型的流体都可以实现互相之间的换热。如下图所示，液体、气体、两项流、湿空气等等流体之间都可以实现换热。

对于半边换热器，如果没有实验数据或者数据量很少，就按照管路处理，设置等效截面积和流量系数，具体参考文章《Amesim模拟不规则管路》，方法完全一样。若是有一部分实验数据，则可以通过表格或者函数进行定义，主要选取dm=f(dp,T)方法，如此一来，压损、温度、质量流量之间的关系就完成了定义，在整个模型的动态仿真过程中实现实时查表，与实验结果保持一致。按照此方法，可以完全忽略流体流动过程中非常复杂的几何尺寸和结构，直接对其压损特征实现建模。

换热器两侧流体的压损完成独立建模后，接下来只需要对其换热功率建模即可。在选择定义方法时，选择φ=f(dm1,dm2)的定义方法，即在相同温差下，查询用于换热的两侧流体质量流量，直接查出换热功率。此处各变量的关系，可以表格形式给出，也可以用函数的形式表达。

使用此方法，有两个重要的事项需要注意，如果实验数据中不是等温差的数据，需要选取典型温差的数据建模，或者自行插值。插值出来的实验数据2D表格或者曲面必须过零点，因为任意一侧流体质量流量为零时，换热功率必然为0。若做成2D表格，则曲面图应如下图所示。关于Amesim的表格定义方法，可以参考《Amesim参数中的表格与公式》。

本文介绍了Amesim通用换热器的建模方法，对于任意两个流体之间的换热器，都可以使用本方法建模。Amesim是一维系统仿真软件，换热器是一个关键部件，尝试利用换热器的微观几何参数对换热器建模是非常受限制的，大家可以尝试下本文介绍的方法，相当靠谱的。

另外，此类基于半边换热器建模的方法还有很多，子模型交叉组合也很多，是能够完全覆盖换热器建模需求的，只是限于篇幅，介绍了最简单的一种方法，以此抛砖引玉，大家也可以自己探索。  

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