乘用车二维空调管路流体动力学的仿真方法及装置与流程

1.本公开涉及数据处理技术领域，具体涉及到一种乘用车二维空调管路流体动力学的仿真方法及装置。


背景技术：

2.空调仿真中，既需要针对单独管路进行计算流体力学(cfd)仿真，又需要通过系统仿真的手段(如modelica)在系统层面进行组件选型，评估单个组件对系统整体的影响。由于求解算法的不同，基于空间与时间离散的cfd仿真与基于时间离散的系统仿真方法存在难以兼容的问题。


技术实现要素：

3.本公开的主要目的在于提供一种乘用车二维空调管路流体动力学的仿真方法及装置。
4.为了实现上述目的，根据本公开的第一方面，提供了一种乘用车二维空调管路流体动力学的仿真方法，包括：建立用于与cfd系统对接管道边界接口模型；接收cfd系统输入的空调二维管路的流体动力学信息；对所述流体动力学信息进行离散化处理；将离散化处理结果通过所述边界接口模型进行映射，得到流体管路仿真模型。
5.可选地，方法还包括：在获取到预设初始条件和边界条件后，在modelica下进行仿真；对所述仿真进行求解。
6.可选地，接收cfd系统输入的空调二维管路的流体动力学信息包括：接收流动与传热方程、以及方程离散格式选项。
7.可选地，对所述流体动力学信息进行离散化处理包括：在接收到二维正交网络几何信息后，基于所述方程离散格式选项对所述流动与传热方程进行离散化处理，得到线性方程组、以及线性方程组对应的边界条件。
8.可选地，所述将离散化处理结果通过所述边界接口模型进行映射包括：将所述线性方程组、与所述边界接口模型预定义的边界接口变量进行映射，以使所述线性方程组对应的边界条件与所述边界接口变量耦合。
9.根据本公开的第二方面，提供了一种乘用车二维空调管路流体动力学的仿真装置，包括：生成单元，被配置成建立用于与cfd系统对接管道边界接口模型；接收单元，被配置成接收cfd系统输入的空调二维管路的流体动力学信息；处理单元，被配置成对所述流体动力学信息进行离散化处理；映射单元，被配置成将离散化处理结果通过所述边界接口模型进行映射，得到流体管路仿真模型。
10.可选地，装置还包括：仿真单元，被配置成在获取到预设初始条件和边界条件后，在modelica下进行仿真；求解单元，被配置成对所述仿真进行求解。
11.可选地，对所述流体动力学信息进行离散化处理包括：在接收到二维正交网络几何信息后，基于所述方程离散格式选项对所述流动与传热方程进行离散化处理，得到线性
方程组、以及线性方程组对应的边界条件。
12.根据本公开的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面任意一项实现方式所述的乘用车二维空调管路流体动力学的仿真方法。
13.根据本公开的第四方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行第一方面任意一项实现方式所述的乘用车二维空调管路流体动力学的仿真方法。
14.在本公开实施例乘用车二维空调管路流体动力学的仿真方法及装置中，方法首先建立用于与cfd系统对接管道边界接口模型；接收cfd系统输入的空调二维管路的流体动力学信息；而后对流体动力学信息进行离散化处理；最后将离散化处理结果通过所述边界接口模型进行映射，得到流体管路仿真模型。通过在modelica系统仿真环境中引入对cfd偏微分方程的表达支持，将对应的二维网格空间离散信息结合对应的偏微分方程自动离散化，生成待求解线性方程系数矩阵与求解变量的向量和源项向量，以实现在modelica系统仿真环境下构造cfd方程系统。进而解决了相关技术中由于求解算法的不同，基于空间与时间离散的cfd仿真与基于时间离散的系统仿真方法存在难以兼容的问题。
附图说明
15.为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是根据本公开实施例的乘用车二维空调管路流体动力学的仿真方法流程图；
17.图2是根据本公开实施例的乘用车二维空调管路流体动力学的仿真方法的应用场景图；
18.图3是根据本公开实施例的乘用车二维空调管路流体动力学的仿真装置的结构图；
19.图4是根据本公开实施例的电子设备的示意图。
具体实施方式
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。
21.需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的
过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
23.根据本公开实施例，提供了一种乘用车二维空调管路流体动力学的仿真方法，如图1所示，该方法基于modelica实现包括如下的步骤101至步骤104：
24.步骤101：建立用于与cfd系统对接管道边界接口模型。
25.在本实施例中，根据modelica语法规则，根据选定的介质库函数建立管道边界接口模型与外部边界输入模型，模型应包含可提供管道模型进行热量交换与流动损失仿真的外部约束变量，以支持外部边界模型通过接口连接管道模型。
26.步骤102：接收cfd系统输入的空调二维管路的流体动力学信息。
27.作为本实施例一种可选的实现方式，接收cfd系统输入的空调二维管路的流体动力学信息包括：接收流动与传热方程、以及方程离散格式选项。
28.示例性地，根据预定义的流体流动与传热原理公式模板，以及定义好的方程离散格式，输入二维管道的流动与传热方程。
29.步骤103：对所述流体动力学信息进行离散化处理。
30.在本实施例中，根据输入的二维正交网格几何信息，将步骤二中的流动与传热方程通过集成的离散化处理模块进行自动离散化，形成统一的线性方程组，提供边界条件的变量接口用以通过步骤一中的modelica边界接口模型和外部进行数据交换。
31.作为本实施例一种可选的实现方式，对所述流体动力学信息进行离散化处理包括：在接收到二维正交网络几何信息后，基于所述方程离散格式选项对所述流动与传热方程进行离散化处理，得到线性方程组、以及线性方程组对应的边界条件。
32.在本可选的实现方式中，线性方程组形如ax＝b形式的矩阵方程，a为n*n的方阵，x为n*1规模的待求的变量向量,n为网格数量，b为原方程中包含的源项与边界条件约束项。离散化过程可以是按照预定格式对连续的微分过程进行离散，对于流体计算方程中的各项(对流项，扩散项，源项，时间项)采用不同的离散格式(中心差分，二阶迎风等)使其表达方式离散化为以下形式，即本地变量的系数为a
local
,邻域变量的系数为a
nb
，源项与边界条件表达式b，通过联立所有网格的该形式方程组构成线性方程组
33.a
local
φ
local
∑a
nb
φ
nb
＝b。
34.步骤104：将离散化处理结果通过所述边界接口模型进行映射，得到流体管路仿真模型。
35.在本实施例中，可以将步骤103中生成的线性方程组与步骤一中的modelica边界接口变量进行关联映射，使得可以通过步骤一建立的壁面与进出口接口变量与步骤三中的方程组中的边界条件耦合。
36.作为本实施例一种可选的实现方式，将离散化处理结果通过所述边界接口模型进行映射包括：将所述线性方程组、与所述边界接口模型预定义的边界接口变量进行映射，以使所述线性方程组对应的边界条件与所述边界接口变量耦合。
37.在本可选的实现方式中，系统仿真变量与cfd边界变量的信息交互通过面上网格
变量平均化与均一界面边界条件实现cfd到一维系统仿真：一维系统仿真到cfd：φ
face
＝φ
1dim
对面face上的所有网格赋值。
38.通过在modelica系统仿真环境中引入对cfd偏微分方程的表达支持，将对应的二维网格空间离散信息结合对应的偏微分方程自动离散化，生成待求解线性方程系数矩阵与求解变量的向量和源项向量，以实现在modelica系统仿真环境下构造cfd方程系统。
39.作为本实施例一种可选的实现方式，在获取到预设初始条件和边界条件后，在modelica下进行仿真；对所述仿真进行求解。
40.在本可选的实现方式中，通过给定合理的初始条件和边界条件，在统一的modelica仿真环境下编译生成以上步骤生成的仿真程序，而后使用恰当的求解算法求解仿真程序，实现对乘用车二维空调管道的仿真模型。
41.示例性地，初始条件可以是待求变量在网格场中的初始分布情况，边界条件可以是壁面与接口处的已知条件类型，用于约束求解条件得到可收敛的流场变量。
42.参考图2，图2示出了本实施例方法的应用场景图，方法基于modelica语言体系，通过构造管路模型所使用的边界接口、能量方程与动量方程模板、方程自动离散化组件，构建相应的流体管路仿真模型，通过接入合理的几何网格信息，设置初始条件、边界条件和介质函数库，实现对空调中一般二维管路流道的系统仿真应用。实现了在modelica系统仿真环境下构造cfd方程系统，解决了相关技术中基于空间与时间离散的cfd仿真与基于时间离散的系统仿真方法存在难以兼容的问题。
43.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
44.根据本公开实施例，还提供了一种用于实施上述乘用车二维空调管路流体动力学的仿真方法的装置，如图3所示，该装置包括：生成单元301，被配置成建立用于与cfd系统对接管道边界接口模型；接收单元302，被配置成接收cfd系统输入的空调二维管路的流体动力学信息；处理单元303，被配置成对所述流体动力学信息进行离散化处理；映射单元304，被配置成将离散化处理结果通过所述边界接口模型进行映射，得到流体管路仿真模型。
45.作为本实施例一种可选的实现方式，装置还包括：仿真单元，被配置成在获取到预设初始条件和边界条件后，在modelica下进行仿真；求解单元，被配置成对所述仿真进行求解。
46.作为本实施例一种可选的实现方式，对所述流体动力学信息进行离散化处理包括：在接收到二维正交网络几何信息后，基于所述方程离散格式选项对所述流动与传热方程进行离散化处理，得到线性方程组、以及线性方程组对应的边界条件。
47.本实施例基于modelica语言体系，通过构造管路模型所使用的边界接口、能量方程与动量方程模板、方程自动离散化组件，构建相应的流体管路仿真模型，通过接入合理的几何网格信息，设置初始条件、边界条件和介质函数库，实现对空调中一般二维管路流道的系统仿真应用。实现了在modelica系统仿真环境下构造cfd方程系统，解决了相关技术中基于空间与时间离散的cfd仿真与基于时间离散的系统仿真方法存在难以兼容的问题。
48.本公开实施例提供了一种电子设备，如图4所示，该电子设备包括一个或多个处理
器41以及存储器42，图4中以一个处理器41为例。
49.该控制器还可以包括：输入装置43和输出装置44。
50.处理器41、存储器42、输入装置43和输出装置44可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
51.处理器41可以为中央处理器(centralprocessingunit，cpu)。处理器41还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field
‑
programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
52.存储器42作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本公开实施例中的控制方法对应的程序指令/模块。处理器41通过运行存储在存储器42中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的乘用车二维空调管路流体动力学的仿真方法。
53.存储器42可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据服务器操作的处理装置的使用所创建的数据等。此外，存储器42可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器42可选包括相对于处理器41远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至网络连接装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
54.输入装置43可接收输入的数字或字符信息，以及产生与服务器的处理装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置44可包括显示屏等显示设备。
55.一个或者多个模块存储在存储器42中，当被一个或者多个处理器41执行时，执行如图1所示的方法。
56.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read
‑
onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid
‑
statedrive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
57.虽然结合附图描述了本公开的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。