液体冷却ライブラリ
液体冷却ライブラリ (Liquid Cooling Library) は、バーチャルプロトタイピング、コンポーネントの寸法計測、制御設計のための 液体冷却 システムのモデリングとシミュレーションに使用されます。
このライブラリには、パイプ、ベンド、ジャンクションなど予測可能なジオメトリベースのフロー抵抗相関を含む 80 以上の内部フローコンポーネントが含まれています。また、測定データからキャリブレーション可能な汎用的なコンポーネントも含まれています。
ライブラリには 20 種類以上の流体モデルが用意されており、水、カスタマイズ可能な水グリコール系・水アルコール系混合液体、塩水混合液体全般（例えば炭酸カリウム）、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、酢酸カリウムなどの冷却システムのモデリングをサポートする温度依存性の特性を備えています。また、 SAE オイルモデルやジェット燃料までもが含まれています。
定義済みのテンプレートにより、シンプルで高性能な熱交換器スタックモデルを作成することができ、パラメータの検証や結果の温度の評価を表示するための 3D ビジュアライゼーションも可能です。
液体冷却ライブラリは、熱交換器ライブラリのジオメトリベースのモデルと組み合わせて使用すると効果的です。
冷却回路のダイアグラム。このライブラリには、例えば燃焼機関の冷却を正確にモデル化するための関連コンポーネントが含まれています。
液体冷却ライブラリ の利点
- 非圧縮性液体回路の高性能モデルにより、設計の初期段階で実際の挙動のシミュレーションが可能
- 液体冷却 のシナリオを正確に再現する圧縮性および非圧縮性のフロー
- 他のライブラリとのプラグ&プレイ互換性により、熱マネジメントのための包括的なシステムレベルのモデルを作成することが可能
- ユーザの特殊なニーズに応じてコンポーネントを接続できる柔軟性があり、規格外の回路を簡単に作成することが可能
液体冷却ライブラリ の適用事例
熱交換器スタック
熱交換器スタックは流体回路間の重要な結合点です。液体冷却ライブラリ、熱交換器ライブラリには、熱交換器スタックのモデルが含まれています。これらのモデルは、詳細が以下の点において異なります。
熱交換器ライブラリでは、詳細なジオメトリベースの熱交換器モデルをスタックすることができます。
液体冷却ライブラリのスタックモデルでは、基本的な熱交換器形状のみを設定し、 CFD などの外部入力に基づくエアフローを用いたマップベースの熱交換器を使用することができます。ススタックを通過する空気の温度は、スタックの形状に基づいて計算され、各熱交換器の入力温度は、上流の熱交換器の出口温度に基づいて計算された単一のものです。液体冷却ライブラリには、 2 ~ 8 台の熱交換器を組み合わせたスタックモデルが含まれています。
有効性データは単純化されているものの、車両開発プログラムの初期段階で入手できることが多いため、冷却ユニットのコンセプトや熱システムの設計・性能の迅速な評価にご利用いただけます。
Modelica の統合車両熱マネジメント (Integrated Vehicle Thermal Management in Modelica) に関する研究の詳細はこちら。
液体冷却ライブラリは、自動車、産業機械、プロセス産業などで使用されています。具体的な適用事例は次のとおりです。
- ポンプの容量決定
- 熱過渡応答の制御
- エンジン冷却
- バッテリー熱マネジメント
- パワーエレクトロニクスと機械の冷却
地域熱供給
地域熱供給ネットワークは動的システムの典型的な例です。様々な境界条件や遅延が発生すると、それに応じて最適な動作点も適宜変化します。液体冷却ライブラリには、地域熱供給ネットワークを正確に表現するための圧力損失モデル、バルブ、熱交換器モデルが含まれています。これまでのプロジェクトでは、給水温度の調整やインテリジェントなバルブ制御により、運用コストの削減を実現してきました。
また、火力発電ライブラリを使用することで、発電プラントのリアルなモデルを統合することもできます。
パワーエレクトロニクスや機械の冷却
液体冷却ライブラリのコンポーネントや流体モデルは、パワーエレクトロニクスおよび機械のや機械の冷却システムの開発に適しており、適切な圧力損失モデル、熱交換器モデル、およびクーラントモデルを用意しています。このライブラリは、風力発電機のパワーエレクトロニクスにおける冷却システムの解析にも使用されています。
燃料システム設計
燃料の供給と分配は、決して簡単な作業ではありません。航空宇宙産業のエンジン設計をはじめ、多くのアプリケーションでは、燃料がクーラントとして機能することが求められます。燃料成分の不均一性を考慮すると、頻発する問題は燃料の蒸発です。この液体冷却ライブラリには、関連する燃料モデルとジェット燃料モデルが含まれています。