Dymola与ANSYS CFD联合仿真：太阳能热水器系统的三维建模研究

"柏林大学的研究团队与TLK热电公司的合作项目，利用Modelica和CFD技术进行能源供给系统的建模与联合仿真。他们通过Dymola和ANSYSCFD软件构建了一、三维热流体模型，特别是针对太阳能热水器系统的仿真。在TISC仿真环境中，实现了软件间的联合运行，对模型的性能进行了深入分析。" 本文主要探讨了基于Modelica和计算流体动力学（CFD）的能源供给系统建模与联合仿真的方法。柏林大学的Manuel Ljubijankic教授及其团队与TLK热电公司合作，利用TISC仿真环境，旨在提高模型的准确性和效率。首先，研究者使用Dymola软件建立了一维太阳能热水器系统模型，模型中的管路长度精确到1米，储水罐被划分为10个水平温度区，以便更精细地模拟温度分布。 接着，他们结合Dymola的热流体库和ANSYSCFD，构建了三维储水罐模型。建模过程中，关注的关键点包括合理的离散精度以确保模拟的准确性，合适的运算速度以平衡计算效率与精度，以及选择流动状态稳定的点作为接口位置，接口处的管路长度设定为0.275米。通过这样的模型设计，他们能够在一维和三维模型间进行比较，揭示不同维度模型对仿真结果的影响。 在实施过程中，单独使用Dymola进行一维模型仿真所需时间较短，约为几十秒。而一三维联合仿真的计算时间则增加至约50小时，这表明了联合仿真的复杂性，但同时也为获取更精确的动态行为提供了可能。 仿真结果的比较显示，两种仿真方式在总体趋势上保持一致，尤其是在太阳能收集器的吸热、散热和总功率曲线方面。然而，一维模型无法捕捉到三维模型中更复杂的流动细节，特别是在低辐射强度时，控制器行为和泵的流量曲线显示出明显的差异。此外，一维模型在日落后入口温度的下降更为显著，而三维模型则显示出更平滑的温度变化，这反映了三维模型对于边界条件和内部结构的敏感性。 该研究展示了Modelica和CFD在能源供给系统建模中的潜力，通过联合仿真可以提供更详尽的系统行为信息，这对于优化设计、预测性能和控制策略的制定具有重要意义。同时，也指出了不同维度模型的优缺点，为未来的研究和应用提供了有价值的参考。