Cotherm多物理场耦合解决方案与应用

Cotherm作为一款专业的CAE耦合工具，在三维热流耦合方面，支持TAITherm与CFD工具的稳态耦合、准瞬态耦合以及全瞬态耦合三种自动耦合实现方式，用户可以使用CoTherm的GUI界面直接编辑耦合流程进行耦合设置，而无需使用复杂的脚本，耦合 仿真 过程更加直观，并减少了用户操作，提升产品开发效率，从而使用户更专注于实际分析。

在针对特定的多学科耦合性强的问题，仅通过热流耦合不能对问题进行完整的求解。需要进行一三维或多学科一维模型集成求解。如热系统加控制算法联调优化、驾驶循环热舒适度模拟以及热 管理系统  优化等等。Cotherm

   2021.1版本增强了TAITherm与多种一维工具耦合仿真的功能，包括与Matlab-Simulink耦合、与GT-SUITE软件耦合以及与FMU模型耦合，其中支持FMU模型集成耦合，为集成支持FMI协议的多种一维工具提供了条件，如KULI、Dymola、AMESim、Flomaster等等。本文将结合相关案例对多物理场耦合方案进行简要介绍。

MATLAB-Simulink & TAITherm耦合功能

通过MATLAB-Simulink & TAITherm耦合方案，可实现三维热模型和控制算法联合仿真，详细的热模型作为控制算法被控对象，还原真实热系统运行环境，指导热系统和控制算法优化。

🔹 案例介绍

以一个黑箱石墨 加热 器PID控制模型为例，通过PID调控石墨加热体两端的电压，石墨加热体以辐射传热的形式控制试验件的温度。其中，传热过程由TAITherm计算模拟，控制过程由Simulink模拟。


   图1 Matlab-Simulink & TAITherm控制模型耦合案例

🔹 耦合流程

该案例在Cotherm中耦合仿真流程如图2所示。首先TAITherm根据初始状态计算当前试验件温度；Simulink根据试验件温度计算一个时间步长后石墨加热体的温度；TAITherm再根据石墨加热体温度计算试验件温度；不断循环直至试验件达到目标温度。


   图2 Cotherm耦合计算流程

🔹 结果分析

经过Cotherm耦合迭代，由Simulink的PID控制模型与TAITherm耦合计算的结果如图3所示。其中，a)为TAITherm热模型中石墨加热体的温度变化，
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