(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111302780.1 (22)申请日 2021.11.05 (71)申请人 哈尔滨工程大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号哈尔滨工程大学科技处 知识产权办公室 (72)发明人 田瑞峰　明杨　赵富龙　何宇豪　 刘凯　胡朝营　谭思超　 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06T 3/40(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种基于分节点法的印刷电路板式换热器 计算方法 (57)摘要 本发明提供一种基于分节点法的印刷电路 板式换热器计算方法， 步骤1： 根据换热器工质构 建物性数据库， 针对物性变化剧烈区域局部加 密； 步骤2： 构建PCHE几何模型； 步骤3： 将PCHE中 一组相邻的冷热流道划分为单独换热通道， 并将 每一换热通道划分为长度相等的N个换热单元， 编译每一换热单元的质量、 能量、 动量守恒方程 和相关方程； 步骤4： 建立新的瞬态计算模型并设 置时间步长， 设置初始边界条件初始化， 获取初 始流动换热参数场信息； 步骤5： 实时更新PCHE冷 热端进出口处边界条件， 求解每个换热单元瞬态 方程组， 依次求解N个换热单元， 获得换热通道的 参数分布场。 本发明实现了一种高效、 高精度的 PCHE换热器运行 特性瞬态计算方法。 权利要求书2页 说明书10页 附图8页 CN 114154432 A 2022.03.08 CN 114154432 A 1.一种基于分节点法的印刷电路板式换 热器计算方法， 其特 征是， 包括以下步骤： 步骤1:根据PCHE换热器使用的工质， 构建物性数据库， 且针对物性变化较为剧烈的区 域进行局部加密， 并编写合 适的物性调用算法， 建立物性数据库 与查询访问模块； 步骤2:根据PCHE换热器的实际结构， 将其结构参数输入到计算程序中， 完成PCHE几何 模型的建立； 步骤3:采用分节点建模法将PC HE换热通道离 散化处理,， 具体包括： a.根据步骤2生成的PCHE 几何模型， 按冷热侧工质流动方向， 将PCHE中一组相邻的冷侧 和热侧流道划分为 一个单独的传热通道； b.将PCHE的一个传热通道划分为长度相等的N个换热单元， 每一换热单元包括相邻的 冷侧和热侧传热通道以及它们之间的固体壁， i节点和i+1节点是第i个换热单元的入口和 出口边界； c.编译每个换热单元的质量守恒方程、 能量守恒方程、 动量守恒方程以及相关的参数 计算方程； 步骤4:建立新的瞬态计算模型， 并根据计算精度与耗时的需求， 设置瞬态计算模型的 时间步长， 根据实际工况参数设置合理的初始边界条件并进行初始化， 获取PCHE冷热侧换 热单元的初始流动换 热参数场信息； 步骤5:实时更新PCHE冷热端进出口处的边界条件， 求解每个换热单元的瞬态方程组， 得到该单元进出 口节点的流动换热参数； 之后依次求解串联的N个换热单元， 并根据步骤1 中建立的查询访问模块， 实时更新工质的物性参数， 获得换热通道的参数分布场， 完成P CHE 换热器的瞬态运行计算。 2.根据权利要求1所述的一种基于分节点法的印刷电路板式换热器计算方法， 其特征 是： 所述步骤1中， 在建立物性查询模块时导入了氦气、 氦氙混合气、 超临界二氧化碳， 水等 多种不同工质的物 性数据， 并与物性查询算法集成到调用函数中， 通过改变工质物性选项， 以快速更 换PCHE换热器的工质选择。 3.根据权利要求1所述的一种基于分节点法的印刷电路板式换热器计算方法， 其特征 是： 所述步骤1中， 对工质物性参数变化较为剧烈的局部区域采取局部加密处理， 细化区域 内的温度与压力插值点间距为正常区域内插值点间距的1/10 ‑1/2， 加密处理后的物性查询 模块的精度与美国 国家标准与技 术研究院的N IST Refprop标准库的误差小于1％。 4.根据权利要求1所述的一种基于分节点法的印刷电路板式换热器计算方法， 其特征 是： 所述步骤4中建立的瞬态计算模型包括以下步骤： (1)设置计算初始时刻为t， 在计算初始化阶段， 由已知的PCHE换热器高低温侧的初始 进出口边界条件， 并获得t时刻取回热器N个换 热单元高低温侧的初始参数场信息； (2)在t时刻已知高低温侧初始参数场信息后， 假设在t+Δt时刻(Δt即为时间步长)， 低温侧的参数场还未来得及改变， 与上一时刻的参数分布相等， 即等于t 时刻的参数分布； 高温侧的入口边界条件为t+Δt时刻的新边界条件， 在已知低温侧参数场的条件 下， 根据更 新后的高温侧入口边界条件， 计算出N个换热单元内的参数场分布， 并将高温侧出口边界条 件输出； (3)根据t+Δt时刻计算得到的N个换热单元高温侧参数分布场， 以及t +Δt时刻 更新后 的低温侧入口边界条件， 计算出t+Δt时刻N个换热单元低温侧参数分布场， 并将低温侧出权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114154432 A 2口边界条件输出。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114154432 A 3