汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法技术

本发明专利技术公开了一种汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法，包括采用计算流体力学模拟软件对设定工况温度场进行模拟，得到不同工况下的温度场网格数据并对其进行本征正交分解；得到的一组本征正交基作为基函数，并计算得到模态系数，对待预测温度场温度数据进行函数展开；将模态系数通过线性插值法插值，得到连续条件变化下的机加工厂房环境温度场变化矩阵。本发明专利技术通过CFD模拟方法获取预测温度，根据预测温度采用本征正交分解的方法，得到模态系数，再对温度场进行重构，耗费少量的时间，就能应对多种的边界条件，且可以得到边界条件连续变化下的温度场变化规律；运用线性插值法，可得到连续变化条件下的温度场变化规律。得到连续变化条件下的温度场变化规律。得到连续变化条件下的温度场变化规律。

【技术实现步骤摘要】
汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法


[0001]本专利技术涉及一种暖通空调空间内温度预测方法，尤其涉及一种汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法。

技术介绍

[0002]CFD(Computational Fluid Dynamics)，即计算流体动力学。CFD是近代流体力学，数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的交叉科学。它是将流体力学的控制方程中积分、微分项近似地表示为离散的代数形式，使其成为代数方程组，然后通过计算机求解这些离散的代数方程组，获得离散的时间/空间点上的数值解。计算流体力学的基本特征是数值模拟和计算机实验，它从基本物理定理出发，在很大程度上替代了耗资巨大的流体动力学实验设备，在科学研究和工程技术中产生巨大的影响。随着计算机的迅猛发展，CFD也得到了飞速发展，相比于费时耗材的实验，CFD无疑提供了一个节约时间、节省金钱且操作安全的方式。
[0003]汽车行业的机加工领域可以通过预测厂房车间内的温度场，然后调节暖通空调等使车间内环境更均匀，优化加工工艺。但目前在暖通空调领域的CFD模拟，仅能在已知送风工况的情况下确定温度分布，且由于汽车行业机加工厂房车间内复杂的内部结构以及繁多的内扰量，CFD模拟需要耗费大量的时间，且只能应对给定的边界条件，无法得到边界条件连续变化下的温度场变化规律。因此，需要一种简单快速预测连续边界条件变化下的机加工厂房车间温度变化的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法，在未知来流送风情况下预测空间温度分布。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法，包括如下步骤：S1：采用CFD模拟软件对待预测的温度场进行温度模拟，获取环境温度样本数据；S2：对步骤S1中得到的环境温度样本数据进行处理得到温度矩阵；S3：对温度矩阵进行处理得到自协方差矩阵；S4：对自协方差矩阵进行本征正交分解，得到的一组本征正交基；将该正交基作为基函数，对待预测温度场数据进行函数展开计算得到模态系数；S5：将模态系数通过线性插值法重构，得到连续变化条件下待预测温度场的温度变化规律。
[0006]进一步地，所述步骤S1包括：S11：在CFD模拟软件中建立待预测场地的模型；S12：在模型中对场地进行网格划分，并设定网格位置；S13：设定N种送风工况，对应模拟得到每种送风工况下每个网格的温度数据作为环境温度样本数据，所述环境温度样本数据包括一一对应的送风工况、网格位置和温度数据，所述温度数据采用ASCII码表示。
[0007]进一步地，所述步骤S13包括：获取部分工况的实测环境温度数据与模拟得到的相应工况下对应网格温度数据进行对比，校验模拟得到的温度数据的可靠性，将校验后的温
度数据作为环境温度样本数据。
[0008]进一步地，所述步骤S2包括：环境温度样本数据通过数据处理程序导入到excel文件中形成温度矩阵，所述温度矩阵的横坐标代表网格的位置，纵坐标代表送风工况，矩阵中的数据为对应送风工况下对应网格位置的温度数据。
[0009]进一步地，所述步骤S3包括：S31：对温度矩阵进行归一化处理，即将温度矩阵中每一列的每个数据都减去该列所有数据的平均值得到脉动矩阵V＝[v
1 v2ꢀ…ꢀ
v
n
](n＝1，2，
…
，N)；S32：将脉动矩阵的转置乘以脉动矩阵得到自协方差矩阵R＝V
T
V。
[0010]进一步地，所述步骤S4包括：S41：对自协方差矩阵进行本征正交分解得该矩阵的特征值与特征向量，特征值λ
n
(n＝1，2，
…
，N)，其中λ1＞λ2＞
…
＞λ
n
‑1＞λ
n
＝0，特征向量特征向量表达式如下：
[0011][0012]其中，代表第i个正则特征值λ
i
对应特征向量的第k个元素值；即为一组本征正交基，即为正交基对应的基函数；S42：计算阶数M，0＜M＜N，使其满足λ
M
＞0.99，λ
M+1
＜0.99；S43：温度样本数据投影到彼此正交的基函数上时，温度样本数据表示如下：
[0013][0014]将模拟温度数据投影到M阶模态之中，计算得到的一组最优标准正交基及温度样本数据在正交基上的投影系数b
i
。
[0015]进一步地，所述步骤S5包括：将模态系数通过线性插值法获得模态系数在自变量空间内的连续函数，将模态系数的连续函数与脉动矩阵相乘后再与脉动矩阵相加重构连续变化条件下的温度场，对未知初始变量下的温度场进行温度预测。
[0016]本专利技术对比现有技术有如下的有益效果：本专利技术提供的汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法，通过CFD模拟方法获取预测温度，根据预测温度采用本征正交分解的方法，得到模态系数，再对温度场进行重构，耗费少量的时间，就能应对多种的边界条件，且可以得到边界条件连续变化下的温度场变化规律；可以通过python编程实现将ASCII码数据转化为可编辑的Excel表格，简化了数据处理和矩阵运算，节约大量运算时间；运用线性插值法，可得到连续变化条件下的温度场变化规律；温度场重构结果可直接导入TECPLOT等可视化软件，显示更直观。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例中汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法流程图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。
[0019]本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition，缩写为POD)方法，是一种用于提取离散数据特征信息的数学方法，其目的是把多维随机过程进行低维近似描述并提取复杂随机过程的本质特征，其基本思想是将随机量分解为自身特征所确定的一组基函数来表示，基函数的确定原则为在每一次分解的过程中使得最低阶的模式上含能最多。因此，POD方法是从能量的角度分解流场，以得到拟序结构。
[0020]本专利技术的本征正交分解指的是，对于定义于某一空间域的一组已知温度场函数，求解一组基函数，使该已知温度场函数投影到该基函数上的平方投影最大的过程；而该组已知函数称为本征正交分解的环境温度数据样本，该基函数称为本征正交基。
[0021]图1为本专利技术实施例中汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法流程图。
[0022]请参见图1，本专利技术实施例的汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法，包括如下步骤：
[0023]S1：采用CFD模拟软件对待预测的温度场进行温度模拟，获取环境温度样本数据；
[0024]S2：对步骤S1中得到的环境温度样本数据进行处理得到温度矩阵；
[0025]S3：对温度矩阵进行处理得到自协方差矩阵；
[0026]S4：对自协方差矩阵进行本征正交分解，得到的一组本征正交基；将该正交基作为基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：采用CFD模拟软件对待预测的温度场进行温度模拟，获取环境温度样本数据；S2：对步骤S1中得到的环境温度样本数据进行处理得到温度矩阵；S3：对温度矩阵进行处理得到自协方差矩阵；S4：对自协方差矩阵进行本征正交分解，得到的一组本征正交基；将该正交基作为基函数，对待预测温度场数据进行函数展开计算得到模态系数；S5：将模态系数通过线性插值法重构，得到连续变化条件下待预测温度场的温度变化规律。2.如权利要求1所述的汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：S11：在CFD模拟软件中建立待预测场地的模型；S12：在模型中对场地进行网格划分，并设定网格位置；S13：设定N种送风工况，对应模拟得到每种送风工况下每个网格的温度数据作为环境温度样本数据，所述环境温度样本数据包括一一对应的送风工况、网格位置和温度数据，所述温度数据采用ASCII码表示。3.如权利要求2所述的汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法，其特征在于，所述步骤S13包括：获取部分工况的实测环境温度数据与模拟得到的相应工况下对应网格温度数据进行对比，校验模拟得到的温度数据的可靠性，将校验后的温度数据作为环境温度样本数据。4.如权利要求2所述的汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：环境温度样本数据通过数据处理程序导入到excel文件中形成温度矩阵，所述温度矩阵的横坐标代表网格的位置，纵坐标代表送风工况，矩阵中的数据为对应送风工况下对应网格位置的温度数据。5.如权利要求4所述的汽车行业机加工厂房车间的温度预测方法，其特征在于，所述步骤S3包括：S31：对温度矩阵进行归一化处理，即将温度矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴照，赵新红，陈雷田，王非，
申请(专利权)人：上海安悦节能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：