基于Modelica的變頻房間空調器穩態性能仿真?

孔令松

（華中科技大學 國家CAD支撐軟件工程技術研究中心，湖北 武漢 430074）

0 引言

房間空調器性能的改進是擺在制冷空調領域的一項重要課題，而采用計算機仿真技術是實現這一目標的重要手段。穩態運行是房間空調器的主要工作狀態，故本文選擇對房間空調器的穩態性能進行仿真。

對房間空調器的計算機仿真有3種常見方法：①用C＋＋、C＃等面向對象語言編寫 Windows工程軟件［1］；②用聯合仿真方法建立系統仿真模型［2］；③采用AMESim等專業軟件建立系統模型［3］。方法一對仿真人員的編程技巧和經驗要求較高。方法二需要集成不同軟件，接口的不一致會帶來數據傳遞的復雜問題。方法三用的AMESim等軟件非開源，開放性和可擴充性受到制約。為避免上面的問題，本文采用Modelica語言在MWorks平臺上對制冷系統進行建模仿真。

1 主要部件的數學模型及Modelica實現

1.1 冷凝器

將冷凝器簡化為如圖1 所示的物理模型。在模型中將冷凝器分成過熱區、兩相區、過冷區三個相區，每個相區劃分若干微元。一個基本的微元如圖2 所示。圖2 中變量下角標1，2分別表示制冷劑或空氣流向下的進口和出口。

如果已知微元的進出口狀態參數，則可推導出每個微元的長度［4］：

其中：α，h，m，d，T，A分別為換熱系數、焓值、質量流量、直徑、溫度、微元面積；下標a代表空氣側，r代表制冷劑側，i代表管內，o代表管外，m代表平均值。

對冷凝器采用分布參數法建模，模型的核心是分布參數算法：假設冷凝管制冷劑出口狀態參數，根據出口狀態劃分相區，然后對每個相區用穩態分布參數模型劃分若干微元，通過式（1）計算出每個微元長度，進而計算出相區長度及冷凝管總長度，與真實管長比較，調整出口狀態參數，直至計算管長和真實管長偏差在可接受范圍內?！?br>