战胜高温而不使地球变暖:模拟如何导致更绿色,更有效的冷却系统
近年来,制造商的首要任务之一是减少二氧化碳排放,以确保行星友好的运作。可持续发展在全球范围内推动新的和创新的商业实践,因为公司发现协调有二氧化碳排放减少与经济目标以及与之带来的技术挑战的方法。
然而,寻找最具行业友好和经济高效的生产方法之间的平衡并不是一种简单的努力,因为公司试图确定在管理生产成本和开发时间表的同时提高效率的方法。例如,采用空调(AC)单位的生产。占世界人口居住在热热带地区的40%,许多人每年至少暴露在潜在的生命危及生命的温度,突出有效冷却方法的依赖。“很容易解决”你可能会想,“让我们只是制作更多的交流单位。”
然而,气候变化最大的讽刺之一是空调机组排放的大量温室气体,据世界气象组织估计,这将使全球气温上升0.5摄氏度世界经济论坛。据预测,到2050年,空调的数量将翻四倍,达到45亿台,就像今天的智能手机一样无处不在。
甚至还有这样的比赛全球冷却奖该项目旨在开发一种气候友好型住宅制冷解决方案,在不使地球变暖的情况下为人们提供制冷服务。
复杂问题需要全面的解决方案
对于作为AC单元复杂的应用程序,对全面的完整系统建模解决方案的需求非常明显。了解复杂性任何机器需要深入了解机器是如何工作的,什么外部因素会影响它的功效,以及一个可靠的预测性能的方法,以确保新设计的产品表现如预期。
为了证明这种复杂性,让我们来检查影响车辆客舱供暖通风空调(HVAC)系统性能的因素。这些机器需要通过通风口的气流来增加或降低客舱温度,以提供乘客的舒适度。因此,需要考虑各种流体动力学和外部因素,如空气温度、太阳的热辐射、客舱窗户的方向、乘客的代谢率、附近表面的反射辐射等。
通过适当管理空气中的湿度和水分,乘客的舒适性也强烈决定。适当地分析这对于确保精确估计能耗非常重要。在该领域中,空调设计工程师绘制和分析各种流程的常见方法,使用心理图表,它用作帮助解决许多问题的援助。
由于与此类应用程序相关的多个变量,系统建模工具如牵牛星®®激活可以用来理解所涉及的各种物理,以及它们如何在系统及其组件上整体地相互作用。
Activate是一个开放、灵活的系统仿真综合系统集成平台。基于信号块、面向对象的物理组件和电子电气系统的混合框图建模环境,Activate允许用户获得设计的整体视图。通过结合基于物理、基于信号和基于脚本的软件,用户可以解决一些最棘手的挑战。
对于这个应用程序的简化示例,下面的图表显示了使用Activate时系统的表示形式。利用牵牛星的模拟解决方案可以模拟水蒸气负荷、机舱环境温度、人体热负荷、太阳辐射和其他因素。
流体动力学的行为在这个应用程序中也是非常重要的分析。牵牛星®CFD®使准确模拟客舱气流,包括客舱内所有相关热效应,如对流、传导和辐射传热,实现设计成为可能。
要了解更多关于Altair CFD和为复杂流体挑战提供解决方案的方法,看这个视频。
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