相变储热系统的切换式移动边界建模
系统与控制
2024-03-01 v2 系统与控制
摘要
热能存储（TES）装置利用相变材料（PCM）潜热的恒温热容，通过解耦热能的吸收与释放，为多种热管理系统带来益处。尽管其扮演类似于电气系统中电池的角色，但关键在于知晓何时对TES进行充能（冻结）与放能（熔化），以最大化整体系统的能力与效率。因此，需要面向控制的TES模型来预测其行为并作出明智控制决策。现有建模方法采用固定网格（FG）方法将TES划分为多个区段，本文提出一种切换式移动边界（MB）模型，以显著更少的动态状态捕捉TES的关键动力学。具体而言，采用基于图的建模方法描述流经TES的热流，并采用MB方法建模TES随时间变化的液相与固相区域。此外，利用有限状态机（FSM）基于TES的荷电状态（SOC）在四种不同运行模式间切换。将所提方法与更传统的FG方法进行数值仿真对比表明，MB模型能够以远少于FG模型的状态准确建模其行为，从而实现五倍速的仿真。
引用
@article{arxiv.2303.15687,
title = {Switched Moving Boundary Modeling of Phase Change Thermal Energy Storage Systems},
author = {Trent J. Sakakini and Justin P. Koeln},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.15687},
year = {2024}
}
备注
7 pages, 6 figures