[发明专利]基于Modelica和露点接近温度的加湿器建模方法

权利要求书

1.一种基于Modelica和露点接近温度的加湿器建模方法，其特征在于，用于构建燃料电池加湿器的仿真模型，所述加湿器包括湿气通道、干气通道，以及位于所述湿气通道和所述干气通道的之间的质子交换膜，所述加湿器用于将所述湿气通道中的水分通过所述质子交换膜传输到所述干气通道中；

所述方法包括：

获取所述加湿器在Modelica仿真环境下的初始模型、性能参数和接口参数；其中，所述性能参数包括所述干气通道的出口相对湿度；所述接口参数包括所述湿气通道的入口压强、组分和质量流量，以及所述干气通道的出口压强；

根据所述加湿器需要满足的“流量-露点接近温度”特性，构建所述湿气通道的入口露点温度和所述干气通道的出口露点温度的关系方程，其中，所述“流量-露点接近温度”特性用于描述所述质量流量与露点接近温度的关系；

构建所述接口参数与所述湿气通道的入口露点温度的关系方程，以及所述性能参数与所述干气通道的出口露点温度的关系方程；

如果任一关系方程中存在非一次项的待求解参数，对所述关系方程进行变形，以减少非一次项的待求解参数数量；

如果变形后的方程中仍存在非一次项的待求解参数，对所述变形后的方程进行替换，其中，替换后的方程中包括所述关系方程的各待求解参数，且与其它关系方程联立后，非一次项的待求解参数能够先于一次项的待求解参数被求解；

将替换完成后的各方程和所述“流量-露点接近温度”特性作为所述初始模型的约束条件，由所述初始模型和约束条件共同构成最终的仿真模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿气通道的入口露点温度和所述干气通道的出口露点温度的关系方程，包括：

（4）

其中，T_dry表示所述干气通道的出口露点温度，T_wet表示所述湿气通道的入口露点温度，表示所述湿气通道的特定质量流量对应的露点接近温度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，替换完成后，所述接口参数与所述湿气通道的入口露点温度的关系方程，包括：

以所述湿气通道的入口压强和组分为已知参数，以所述湿气通道的入口水蒸气分压为未知参数的方程；

以所述湿气通道的入口水蒸气分压为已知参数，以所述湿气通道的入口露点温度为未知参数的马格纳斯经验公式。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述以所述湿气通道的入口压强和组分为已知参数，以所述湿气通道的入口水蒸气分压为未知参数的方程，包括：

（1）

（2）

其中，P_wet表示所述湿气通道的入口压强，单位为Pa；P_V,_wet表示所述湿气通道的入口水蒸气分压，单位为Pa；x_V表示所述湿气通道的入口水蒸气质量分数，通过入口组分获取；k表示水蒸气与干空气的摩尔质量之比；M_H2O表示水的摩尔质量，单位为kg/mol；M_混合气体表示所述湿气通道的入口混合气体的摩尔质量，单位为kg/mol；

所述以所述湿气通道的入口水蒸气分压为已知参数，以所述湿气通道的入口露点温度为未知参数的马格纳斯经验公式，包括：

（3）

其中，T_wet表示所述湿气通道的入口露点温度，单位为K。