制冷仿真软件
制冷空调仿真系统原理及其应用
浅谈制冷空调仿真系统原理及其应用摘要：随着计算机模拟技术的发展，制冷空调相关工作人员已经开发出了制冷空调的仿真系统，基于计算机技术和虚拟现实技术为基础的制冷空调仿真系统，具有仿真功能全面、检测功能全面等优点，被人们不断的应用。
本文先是阐述了制冷空调仿真系统的原理和特征，然后指出了制冷空调仿真系统的应用方面。
关键词：制冷空调；仿真系统；原理及应用随着科技和社会经济发展水平的进步，人民的生活水平不断提高，制冷和空调技术在人们日常生活和工农业生产中得到越来越广泛的应用，使得社会对制冷和空调设备的安装、调试、维修以及管理人员的需求不断增加，为了加快制冷空调的安装、调试、维修和管理人才的培养，降低传统培训方法中出现的各种问题，制冷空调仿真系统应运而生。
一、制冷空调仿真系统原理及特征。
制冷空调仿真系统是以计算机技术和虚拟现实技术为基础，实现对实际制冷空调系统及其工作状态的计算机模拟仿真，它是一个将计算机虚拟技术应用到制冷空调操作培训的一款仿真应用软件，利用它进行制冷空调系统的学习和培训，可以帮助学生掌握有关理论，提高操作水平，提高学生的学习效果，同时还可以有效降低培训费用，提高培训的可靠和安全程度。
制冷空调仿真系统作为一个培养从事于制冷与空调专业技术学校学生的应用软件，它可以安装在windows2000及以上的操作系统上，分为单机版和网络版两种版本，其中单机版只需在一台微机上进行，其模拟操作过程在一个显示器模拟仿真面板上进行。
制冷系统的内部结构和实际工作流程可以通过三维动画进行演示，经过大量的实践证明，这种教学方式不仅可以有效提高学生的学习效率，还可以大大降低培训费用。
在线运行的制冷空调仿真系统的工作方式则是将教学系统与实际系统相连接，这时，除了操作者的操作面板是采用的仿真系统之外，其他与实际现场操作情况一样，因为操作者可以通过制冷空调仿真系统和真实系统之间的连接来感受近似真实的操作环境，提高自己的操作能力。
一维流体系统仿真平台Flowmaster简介
一维CFD仿真工具——Flowmaster
Flowmaster是面向工程的流体系统仿真平台，广泛应用于能源动力、航空航天 、汽车、船舶等行业的各类流体系统。
压力, 温度 & 流量等等参数的预测 稳态分析，瞬态分析，换热分析 不可压缩流体，可压缩流体 液体，气体，空调系统 部件的评估 任意规模及复杂度的系统
5
Flowmaster——背景简介
• 1984~2012
• 2012~
– FML成立，总部设在英国，在全球
– 与Mentor强强联手
21个国家和地区有办事处和研发机构 – 超过120技术工程师，近30年的软件
研发及全球范围内的工业应用实践 – 专注于Flowmaster这一款软件的研发 – 通过ISO 9001认证，年营业额的1/4
作为研发投入 – 全球用户超过1500家，2000多个使用
许可
– 机械分析（Mechanical Analysis）
HVAC 电子冷却 流动、传热，通用CFD分析 热瞬态测试
– 电子产品设计
IC PCB
– 4500名员工，超过70家分公司与办
事处
– > $1B
Wilsonville, Oregon U.S.A.
自定义元件库
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Flowmaster——便捷的操作
图层管理
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Flowmaster——便捷的操作
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生成计算报告
① 对不同方案的参数变 更，可自动追踪
② 对于仿真结果，能自 动生成计算报告，并存 贮为word、pdf等格式
Flowmaster——平台基本架构
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Flowmaster——软件集成
(完整word版)制冷空调系统建模与仿真
空调压缩机虚拟样机开发中的建模与仿真摘要：该文介绍了建模与仿真技术在开发新型汽车空调旋叶式压缩机虚拟样机中的应用。
该虚拟样机由产品的三维几何模型、动力学模型和反映其工作过程(热力学、流体力学、传热传质等过程）的动态数学模型为基础，利用虚拟样机对压缩机性能进行了仿真研究和优化.关键词：虚拟样机；制冷压缩机;计算机仿真1引言随着计算机技术的飞速发展,压缩机的设计与研究已经从传统的经验或半经验方法逐步转向虚拟样机开发这一先进有效的手段。
虚拟样机是一种基于建模与仿真的设计,包括几何形状、传动的联接关系、物理特性和动力学特性的建模与仿真。
本文利用建模与仿真技术开发了一个汽车空调用旋叶式压缩机的虚拟样机，它具有与真实压缩机一致的内在和外观特性，即模拟了其运动学、动力学和工作过程(热力学、流体力学、传热传质)的性能。
该虚拟样机已在产品和实际开发和制造中发挥了重要的理论指导作用。
2旋叶式制冷压缩机简介新型旋叶式压缩机由于其对汽车空调良好的适应性，目前在国内外得到了大力发展。
这种压缩机结构设计巧妙，结构紧凑，每个工作基元在一转当中有两次吸排气，转子运动平稳，整机的振动小、噪声低。
在日本和美国的一些压缩机制造公司已进行大批量生产.在国内，旋叶式压缩机还处于引进、消化和设计开发阶段。
图1为旋叶式（又称滑片式）压缩机的结构示意图，该压缩机的结构特点为：1)缸内壁型线为多段复杂型线光滑连接而成，转子与气缸同心放置，无偏心。
2)转子和气缸短轴处的密封圆弧段将气缸分成两个压缩腔，两组吸、排气口相错180°布置，使作用在转子上的径向气体力基本平衡，卸除了轴承的径向负荷。
3)为改善叶片运动,叶片斜置。
4)转子与气缸同心，这给机器的制造和安装带来了极大的便利。
5)采用压力供油，以起到润滑和密封作用。
1—排气阀2—转子3—气缸4—滑片5-吸气口图1 压缩机结构简图［1]旋叶式压缩机主要用于小型气体压缩装置和汽车空调系统中，另外还在机舱、军用车辆及民用住宅等空气制冷空调系统中有所应用。
ICEPAK软件基础知识介绍
ICEPAK软件由全球最优秀的计算流体力学软件提供商Fluent公司，专门为电子产品工程师定制开发的专业的电子热分析软件。
借助ICEPAK的分析和优化结果，用户可以减少设计成本、提高产品的一次成功率（get-right-first-time）、改善电子产品的性能、提高产品可靠性、缩短产品的上市时间。
ICEPAK做为专业的热分析软件，可以解决各种不同尺度级别的散热问题：环境级——机房、外太空等环境级的热分析系统级——电子设备机箱、机柜以及方舱等系统级的热分析板级—— PCB板级的热分析元件级——电子模块、散热器、芯片封装级的热分析ICEPAK的应用领域ICEPAK软件广泛应用于通讯、航天航空电子设备、电源设备、通用电器及家电等领域。
ICEPAK软件的著名客户有：通讯业中的华为、中兴、上海阿尔卡特-贝尔、施耐德电气、UT斯达康、爱立信、上海GE、华为3com、AT&T、Motorola、Aval Communication、Cisco、Fuji Electric、Lucent、Mitsubishi Electric等；计算机业中的Compaq、HP、IBM、Intel、NEC、SGI、SGI/Cray、DELL、Apple、Sun等；航天航空电子设备中的西南电子研究所、石家庄通信技术所、南京电子信息研究所、广州通信技术研究所、航空雷达研究所、航空飞行控制研究所、航天计算机所、西安电子设备研究所、咸阳电子设备研究所、北京电子科学院、中科院电子所、Lockheed Martin、Boeing、TRW Avionics、Chrysler、Allied Signal等；通用电器及家电业中的Fuji Electric、Sony、3Com、3M、GE等。
快速几何建模友好界面和操作——完全基于Windows风格的界面。
依靠鼠标选取、定位以及改变定义对象的大小，使用鼠标拖拽方式，因而建模过程非常方便快捷；基于对象建模——箱体、块、风扇、PCB板、通风口、自由开口、空调、板、壁面、管道、源、阻尼、散热器、离心风机、各种封装件模型等，用户可以直接从ICEPAK的菜单调用现成的模型，无须从点、线、面开始建模；各种形状的几何模型——六面体、棱柱、圆柱、同心圆柱、椭圆柱、椭球体，斜板、多边形板、方形或园形板，在这些基本模型基础上可以构造出各种复杂形状的几何模型；大量的模型库——材料库：包括各种气体、液体、固体以及金属与非金属材料库；风扇库：包括Delta, Elina, NMB, Nidec, Papst, EBM, SanyoDenki等厂家的风扇模型；封装库：各种BGA QFP、FPBGA、TBGA封装模型，用户可以随时上网更新自己的模型库；用户还可以用已经创建好的模型建立自己的库；ECAD/IDF输入——IDF（如Cadence, Mentor Graphics, Zuken, Synopsys等）格式的文件直接输入；专用的CAD软件接口IcePro——IcePro可以直接导入CAD模型，如Assembly, Part, Iges, Step, Sat格式文件，并能自动转化为ICEPAK模型。
008-基于AMESim汽车空调制冷系统仿真研究
r
[2]
r
Td
P
m
；压缩机排量， S ；输出量为：
ps
T sp h
pd
质量流量， m ，排气温度， T d ；
； 压缩机扭矩， 压缩机功率， P 。
图 1. 压缩机模型
根据试验数据可获取的参数： 吸气压力， p s ；排气压力， p d ；吸气温度， T s ；排气温度， T d ；流量， m 压缩机转速， r ；压缩机排量， S ；压缩机功率， P ；压缩比， i 。 标定量：容积效率， v ；等熵效率， s ；机械效率， m ；
图 6. 热力膨胀阀四象限图
图 7. 热力膨胀阀及蒸发器模型 表 4. 蒸发器结构参数
2.蒸发器结构参数
流道 分布 21+21 隔板高度 mm 195 扁管宽度 mm 58 隔板厚度 mm 1 隔板间距 mm 11 翅片间距 mm 1.7 翅片厚度 mm 0.1 翅片高度
10
试验值 计算值
5 1 2 3 4 5
迎面风速(m/s)
图 5. 冷凝器换热能力比较
冷凝器的仿真结果与试验结果差值在 5%以内，满足工程需要，可以应用于后续的系统仿真平台。 （三）热力膨胀阀及蒸发器模型 1.建模基本思想 对热力膨胀阀，将四象限图信息输入至 AMESim 模型[3]，即： (1).制冷剂饱和压力-温度曲线及充注特性曲线； (2).在参考温度下，蒸发器出口压力与阀门开度的关系曲线； (3).质量流量与阀门开度的关系曲线； (4).质量流量与蒸发器出口温度关系曲线。 对蒸发器，与冷凝器方法类似，不再详述。
冷凝器换热能力比较
表 3. 冷凝器换热能力比较 试验工况编号 迎面风速 m/s 散热量 kW (计算值) 散热量 kW (试验值) 散热量差值 % 1 1.8 7.6283 7.396 3.14 2 3.5 11.5518 11.385 1.47 3 4.5 13.2299 13.064 1.27
基于环境模拟试验的乘员舱制冷仿真分析
10.16638/ki.1671-7988.2021.08.033基于环境模拟试验的乘员舱制冷仿真分析余明明，王凯（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州511434）摘要：文章基于某车型建立整车几何模型简化结构，应用star_ccm+软件，通过环境仓空调降温性能试验中采集的数据设置相应的边界条件，对乘员舱降温过程进行了温度场的数值模拟，仿真结果与试验相对比，误差在10%以内，验证了仿真模型的准确性。
关键词：乘员舱；制冷仿真；环模试验中图分类号：U462.3 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)08-107-03Simulation Analysis of Crew Cabin Refrigeration Based onEnvironmental Simulation TestYu Mingming, Wang Kai( Automotive Engineering Research Institute of Guangzhou Automobile Group Co., Ltd.,Guangdong Guangzhou 511434 )Abstract: In this paper, a simplified structure of vehicle geometric model is established based on a certain type of vehicle. Star_ccm+software is used to simulate the temperature field of occupant compartment by setting the corresponding boun -dary conditions according to the data collected from the cooling performance test of air conditioning in the environmental warehouse. The error between simulation and experiment is less than 10%, which verifies the accuracy of the simulation model.Keywords: Occupant cabin; Refrigeration simulation; Environmental simulation experimentCLC NO.: U462.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)08-107-03前言随着汽车工业的快速发展，人们对车辆可靠性、舒适性的要求越来越高[1]，因此整车试验验证变得格外重要。
CAE常用软件介绍
CAE常用软件介绍CAE（计算机辅助工程）是指通过计算机技术来模拟和分析工程问题的一种方法。
CAE常用软件可以帮助工程师通过虚拟模拟来测试和改进设计，并在实际生产之前确保产品的性能和可靠性。
以下是几款常用的CAE 软件的介绍。
1.ANSYSANSYS是一款全面的CAE软件，可以进行结构力学、流体力学、电气力学等多种领域的仿真分析。
它提供了强大的建模和分析工具，可用于模拟材料行为、结构响应、流体流动等。
ANSYS还提供了多种模拟工具和预处理选项，可用于开展各种仿真实验和优化设计。
2. SolidWorks SimulationSolidWorks Simulation是SolidWorks系列软件中的一个模块，用于进行结构和流体力学仿真分析。
它提供了完整的虚拟测试环境，可以进行静力学、动力学、疲劳和热分析等。
SolidWorks Simulation还具有直观的用户界面和易于使用的建模工具，适合初学者和专业人士使用。
3. COMSOL MultiphysicsCOMSOL Multiphysics是一款基于有限元分析（FEA）方法的多物理场仿真软件。
它将不同物理领域的方程耦合在一起，使工程师可以同时考虑多种物理现象。
COMSOL Multiphysics支持结构力学、电磁场、流体流动、传热等多种仿真分析，并具有丰富的建模库和后处理工具。
4. AbaqusAbaqus是一款由达索系统公司开发的有限元分析软件。
它主要用于结构分析和多物理场仿真，可用于预测和优化产品的性能。
Abaqus提供了广泛的建模和分析功能，包括非线性材料、接触模型、破裂和疲劳分析等。
它还具有强大的求解器和后处理功能，适用于复杂的工程问题。
5. SimScaleSimScale是一款基于云计算的CAE软件，提供了全球运行在云端的计算平台，可用于进行结构、流体和热仿真。
SimScale具有用户友好的界面和强大的建模工具，支持多种文件格式的导入和导出。
各大仿真软件介绍
各大仿真软件介绍在大规模仿真软件领域，有几个主要的软件平台被广泛应用于不同领域的仿真研究和工程应用中，包括MATLAB/Simulink、Ansys、Arena、AnyLogic和CESM等。
下面将对这些软件进行详细介绍。
MATLAB/Simulink是一个广泛应用于工程和科学计算领域的仿真环境。
它提供了一个强大的环境，支持建模、仿真和分析复杂的系统。
MATLAB/Simulink可以用于各种不同的领域，包括信号处理、控制系统、通信系统等。
其背后的核心原理是基于数值计算和模型预测控制的算法。
MATLAB/Simulink的主要特点是具有灵活性和可扩展性，用户可以使用内置的函数库或自定义函数来建立模型，并使用不同的算法进行仿真和分析。
Ansys是一个多物理场有限元仿真软件，用于解决工程领域中的结构分析、流体力学、电磁场等复杂问题。
Ansys的核心原理是通过将实际物理问题离散为有限的数学单元，并使用有限元法求解。
Ansys能够通过对应用场景的建模和网格划分，得到结构应力、位移、温度分布等物理量的计算结果。
Ansys的特点是具有高精度的数值计算和广泛的物理模型库，能够模拟各种不同类型的工程问题。
Arena是一种离散事件仿真软件，用于建模和模拟离散事件系统的运行。
它适用于各种各样的系统，包括生产线、物流系统、医院等。
Arena的核心原理是通过建立离散事件模型，模拟系统中事件的时序和相互作用，从而评估系统性能和进行优化。
Arena使用基于代理模型的算法，它通过对系统中的事件进行建模，并在仿真中模拟事件的触发和响应过程。
Arena的特点是能够对复杂系统进行快速的建模和分析，并且提供了一系列的分析工具，帮助用户评估和优化系统性能。
AnyLogic是一种多方法仿真软件，它可以同时支持离散事件仿真、系统动力学仿真和基于代理的仿真。
AnyLogic的核心原理是将不同的仿真方法结合在一起，从而可以建立更为准确和全面的仿真模型。
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9
压缩机模块
输入压缩机数据：
性能数据中的蒸发温度: 首先选取所需的蒸发温度的个 数，然后输入相应的蒸发温度
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压缩机模块
输入压缩机数据：
性能数据中的冷凝温度: 首先选取所需的冷凝温度的个 数，然后输入相应的冷凝温度
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压缩机模块
输入压缩机数据：
性能数据中的冷量：单击属性页中的Capacity, 可看到前面所输的冷凝和蒸发温 度已进入该表。此时输入对应蒸发和冷凝温度的冷量。
当单击页中的按钮Capacity ，可得到制冷量图形，可用 来校核数据输入的错误。正确的冷量曲线应连续 且光滑
15
压缩机模块
输入压缩机数据： 当单击页中的按钮Power Consumption，可得到功率图形
，可用来校核数据输入的错误。正确的功率曲线 应连续且光滑
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压缩机模块
输入压缩机数据：
输入上述压缩机实验数据下的条件：过热度，过冷度， 运行频率，排量。
Coolfairy-空调设计计算软件
1
内容目录
功能介绍 软件的功能 空调设计思路 压缩机模块 简单循环模块 冷凝器模块 蒸发器模块 制冷剂管模块 系统计算 毛细管模块 热力膨胀阀模块 制冷负荷估计 制热负荷估计 预冷预热估计 报表打印输出 应用计算器（制冷剂物性，湿空气物性，混合空气，单位转换） 换热器管路连接
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压缩机模块
输入压缩机数据：
性能数据中的电机输入功率：单击属性页中的Power consumption, 可看到前面 所输的冷凝和蒸发温度已进入该表。此时输入对应蒸发和冷凝温度的功 率。
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压缩机模块
输入压缩机数据： 性能数据中的输入电流 （不参与空调系统设计）
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压缩机模块
输入压缩机数据：
4. 对车辆，居住房间等进行冷热负荷和预冷预热计算，以正确匹配空调设备。
5. 对多种制冷剂如R134a,R22,R407c,R410A等进行物性计算，减少查表的繁琐工作。也能 计算干空气和湿空气的各项物性参数。能直接利用软件对HVACR 的国际和非国际单位 进行换算。此外，可计算混合空气状态。
6. 本软件已在企业中运用，结果表明，其减少了大量的盲目试验任务，降低了成本，是 制冷工程师不可缺少的工具。
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压缩机模块
5。 拟合误差差。
8
压缩机模块
选择或输入压缩机数据：
若选择已存在的压缩机数据，可单击Load按钮，出现如下对 话框，再进行选择。注意压缩机文件的后缀名为 .comp.
若第一次输入某个压缩机参数，单击上页中的按钮 Edit, 可输 入压缩机数据 ；也可装入以前存在的其他压缩机数据， 再单击Edit，对其进行修改，再保存数据。具体修改编 辑和保存过程，见以下步骤:
7. 本软件愿为您量身定做，提高您的企业形象，提高您的生产效率。
3
软件的功能
1.计算当前多种制冷剂:R22,R407c,R134a,R410A
2. 进行负荷估算, 预冷预热和制冷部件及系统仿真计算 （部件计算包括压缩机， 换热器，制冷剂管道；系统计算包括简单循环，详细仿真）。
4
软件的功能
3.软件以模块为基础，如点击压缩机，可输入压缩机参数及检查输出结果如功 率，效率。对每个模块，可进行模拟计算。通过选择compressor under Model, 输入所需要的进口蒸发温度和过热度，出口蒸发温度（每个模块 的计算要求在此处）
当数据输入完毕，可选择Save按钮保存所作工作
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压缩机模块
6。回到压缩机模块对话框, 可输入压缩机数据 ：实际运 行频率和基于试验的调整因子。
7。当一个制冷系统有多个压缩机，可改变实际运行频 率。如2个50Hz的压缩机，输入100Hz.
3 4 6 7 21 22 28 30 31 32 34 35 39 41 42 47 53
2
功能介绍
1. 对采用风冷的空调系统进行设计和选型，尤其针对四大部件（压缩机，冷凝器，蒸发 器和节流装置）。本软件根据当前车用空调和小型商用空调系统的特点，本着加快企 业新产品的开发周期，减少开发成本的目的，采用初步选型（选择压缩机，换热设备） -软件仿真计算-更改设计-软件仿真计算，直至符合要求的流程来设计新产品，最后选 择节流装置（毛细管，热力膨胀阀）。由于采用分布参数计算换热设备，保证了较好 的精度。
5
空调设计思路
空调系统的设计思路：
房间冷负荷计算模块：输入所有的参数以计算冷量需求。 建立压缩机模块：根据冷量需求和制冷剂选取压缩机，也包括由用户提出的外形要
求进行选型。 简单循环模块：输入设计蒸发温度和冷凝温度，冷凝器过冷度，蒸发器过热度，以
及估计的换热器压力损失，运行该模块，可得到所有的理论制冷剂状态点（如压缩 机进出口，换热器进出口）。 冷凝器模块：输入冷凝器参数如排数，翅片参数，风机参数等。运行该模块（冷凝 器入口如流量，饱和温度，过热度是简单循环模块计算结果）。检查过冷度和冷凝 器冷却能力是否满足简单循环结果。如不行，应调整如外形，分路数和风量等。 蒸发器模块：同冷凝器。检查出口过热度和蒸发器能力。 选取节流装置（毛细管或膨胀阀） 系统计算模块：系统模拟和分析 在上述基础上，调整换热器或压缩机直到符合要求 若节流装置为毛细管，利用毛细管模块来设计或获取长度尺寸；若节流装置为膨胀 阀，根据压差，蒸发温度及冷量要求选型
2. 本软件有别于当前大学中流行的复杂的仿真论文（不适合应用），主要着重于企业， 但同时又综合了仿真的特点，巧妙的使设计和仿真融为一体。
3. 本软件不仅对采用传统制冷剂如R22 的空调系统有着较高的精确度，对当前采用绿色 工质如R134a, R407c, R410A的制冷系统同样有较高的精确性，如此，将大大加快企业 对新产品的更新。
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压缩机模块
1.在主页面点击压缩机，然后在出现的对话框中点击Edit 2.压缩机参数输入（蒸发温度，冷凝温度，制冷量，输入功率）以及数据基于的入口过热度，过冷
度，运行频率，排量。
3。当单击页中的按钮Capacity，Power ，可得到图形，可用来教核数据输入的错误。 4. 存储数据（Save). 然后检查拟合误差。