[发明专利]一种燃料电池发动机三维热管理仿真方法

权利要求书

1.一种燃料电池发动机三维热管理仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，建立燃料电池发动机热管理系统，所述燃料电池发动机热管理系统包括大循环系统和小循环系统；

S2，分别建立所述大循环系统和所述小循环系统的三维流体域模型；

S3，分别建立所述大循环系统和所述小循环系统的多个公共面以获得各自的共节点网格；

S4，将所述大循环系统和所述小循环系统的所述三维流体域模型分别进行离散化处理；

S5，通过Ansys Fluent软件建立所述大循环系统和所述小循环系统离散后的材料层热属性模型；

S6，通过Ansys Fluent软件建立所述大循环系统和所述小循环系统的零部件的数学模型；所述零部件包括阻尼零部件、散热零部件和升压零部件，所述阻尼零部件通过多孔介质模型进行分析，得到输入流量-压降曲线数据图，模拟其流阻特性；以及利用风扇模型建立所述升压零部件的模型，得到输入流量-扬程曲线数据图，模拟器扬程特性；所述散热零部件通过计算传热系数模拟对流传热特性；

S7，输入所述零部件的边界条件，以进行仿真求解计算。

2.如权利要求1所述的燃料电池发动机三维热管理仿真方法，其特征在于，还包括步骤S8，研究分析仿真计算结果，判断分析温度及流阻特性是否合格，如果不合格，需重新设计所述热管理系统模型，重复步骤S2-S7直至合格。

3.如权利要求2所述的燃料电池发动机三维热管理仿真方法，其特征在于，在步骤S1中，所述电池发动机热管理系统包括电堆(1)、水泵(2)、电控三通阀(3)、散热器(4)、限流阀(5)、去离子装置(6)和加热器(7)，所述电堆(1)、所述水泵(2)、所述加热器(7)和所述限流阀(5)依次连通，所述限流阀(5)和所述电堆(1)之间的第一导通管路上串联有所述去离子装置(6)，其中所述水泵(2)的一个出口连通所述加热器(7)的入口，所述水泵(2)的另一个出口连通所述电控三通阀(3)的入口，所述电控三通阀(3)的一个出口通过第二导通管路连通至所述第一导通管路，所述电控三通阀(3)的另一个出口与所述第二导通管路之间设置有所述散热器(4)。

4.如权利要求3所述的燃料电池发动机三维热管理仿真方法，其特征在于，在步骤S2中，根据真实管路抽取流道模型，同时简化冗余的管路分支以及接口，从而得到所述三维流体域模型。

5.如权利要求3所述的燃料电池发动机三维热管理仿真方法，其特征在于，在步骤S3中，所述公共面为十二个面，所述十二个面包括所述水泵(2)、所述电控三通阀(3)、所述散热器(4)、所述去离子装置(6)、所述加热器(7)和所述限流阀(5)的出口面和入口面。

6.如权利要求1所述的燃料电池发动机三维热管理仿真方法，其特征在于，在步骤S4中，对所述共节点网格进行划分，设置管路流通边界层，并进行网格质量检查。

7.如权利要求3所述的燃料电池发动机三维热管理仿真方法，其特征在于，在步骤S5中，在Ansys Fluent软件中分别输入流体和固体的密度、比热、热导率以及粘度参数，所述材料层通过热传导进行换热，管道与冷却液之间通过热对流进行换热，所述散热器(4)流道与空气之间通过热对流进行换热。

8.如权利要求3所述的燃料电池发动机三维热管理仿真方法，其特征在于，在步骤S7中，所述边界条件包括所述电堆(1)的入口速度和入口温度，以及所述电堆(1)的出口压力和出口温度；设置仿真求解计算迭代步数，建立所述水泵(2)入口压力监测曲线。

9.如权利要求3所述的燃料电池发动机三维热管理仿真方法，其特征在于，在步骤S8中，所述研究分析仿真计算结果包括所述水泵(2)的扬程能力，所述散热器(4)的散热能力，所述阻尼零部件的压阻和流量的分配情况。