(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210622234.4 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 中国汽车技 术研究中心有限公司 地址 300300 天津市东 丽区先锋 东路68号 申请人 中汽数据有限公司 　 中汽数据 （天津） 有限公司 (72)发明人 刘伟　郭宇辰　朱振宇　崔晨　 田博阳　王雷　任凯旭　刘雪峰　 任家宝　何绍清　李岩　齐亮　 国建胜　徐树杰　赵冬昶　张鹏　 冯屹　 (74)专利代理 机构 天津企兴智财知识产权代理 有限公司 12 226 专利代理师 薛萌萌(51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 汽车内饰材料中挥发性有机物的非等温散 发仿真计算方法 (57)摘要 本发明提供了一种汽车内饰材料中挥发性 有机物的非等温散发仿真计算方法， 计算各温度 段的材料VOC初始可散发浓度， 并设定各温度段 的材料VOC初始可散发浓度潜能； 通过有限元分 析构建材料VOC散发几何仿真模型； 获得各网格 节点上的各温度段材料VOC逐时可散发浓度、 材 料VOC逐时可散发浓度及空气VOC逐时散发浓度， 通过调节温度条件， 获得材料中VOC可散发浓度 的管控目标值、 获得材料VOC在变化的温度条件 下经一定时间散发到周围空气中的空气VOC逐时 浓度值。 本发 明所述的汽车内饰材料中挥发性有 机物的非等温散发仿真计算方法， 仿真结果的可 靠性较高， 进而使基于仿真结果设定的材料中 VOC浓度的管控目标值及其配套的仓储温度控制 方案的可靠性较高。 权利要求书4页 说明书8页 附图1页 CN 114925575 A 2022.08.19 CN 114925575 A 1.汽车内饰材料中挥发性有机物的非等温散发仿真计算方法， 其特征在于： 具体方法 如下： S1、 设定材料VOC散发过程 中的逐时温度C(t)， 确定仿真温度范围， 进行温度段的划分， 计算各温度段的材 料VOC初始可散发浓度， 并设定各温度段 材料VOC初始可散发浓度潜能； S2、 计算仿真温度范围内， 各逐时温度下的材料VOC扩散系数Dm(C(t))、 各逐时温度下 的材料VOC分配系数 K(C(t))； S3、 计算仿真温度范围， 各 逐时温度下的空气中VOC扩散系数Da(C(t) )； S4、 计算材 料VOC仿真散发初始时刻温度C(t0)下， 材 料VOC初始可散发浓度Cm(C(t0) )； S5、 通过有限元分析构建材料VOC散发几何仿真模型， 设置材料网格、 材料—空气界面 处网格、 空气网格， 根据Cm(C(t 0))、 Dm(C(t 0))、 K(C(t 0))、 Da(C(t 0))， 并结合菲克第二扩散 定律及亨利定律， 对每种类型 的网格进行网格划分并设定网格节点参数， 设定仿真散发的 总时长t_total和仿真计算的时间步进t_step； S6、 仿真计算得到散发了一个时间步进后各网格节点上材料VOC可散发浓度Cm及空气 VOC散发浓度Ca； S7、 根据散发了一个时间步进后的温度C(t ‑t_step)及小于等于该温度C(t ‑t_step)的 各温度段的初始可散发浓度潜能， 将各网格节点上的材料VOC可散发浓度Cm按各温度段初 始可散发浓度潜能Cm0p_Temp的相对比例分配， 并赋值给温度小于等于C(t ‑t_step)的各温 度段初始可散发浓度Cm0v_Temp； S8、 根据步骤S7获得散发了一个时间步进后的各温度段初始可散发浓度Cm0v_Temp， 计 算下一个时步开始时的温度C(t)， 计算小于等于该温度C(t)的各温度段的初始可散发浓度 的加和， 并把加 和的结果更新给 各网格节点上的材 料VOC可散发浓度Cm； S9、 判断当前的仿真时长t是否小于仿真总时长t_total， 若是， 则更新材料VOC散发几 何仿真模型网格节点Dm(C(t))、 K(C(t))、 Da(C(t))后， 重复步骤S6 ‑S8； 若否， 则仿真计算结 束， 输出各网格节点上的各温度段材料VOC逐时可散发浓度Cm0v_Temp(t)、 材料VOC逐时可 散发浓度Cm(t)及空气VOC逐时散发浓度Ca(t)， 计算材料网格中各网格节点逐时可散发浓 度平均值及空气网格中各网格节点逐时散发浓度平均值。 2.根据权利要求1所述的汽车内饰材料中挥发性有机物的非等温散发仿真计算方法， 其特征在于： 步骤S1 中， 确定仿真温度范围， 进 行温度段的划分， 计算各温度段的材料VOC初 始可散发浓度， 并设定各温度段 材料VOC初始可散发浓度潜能， 具体方法如下： S11、 开展材料VOC散发测试， 得到25℃和65℃恒温条件下的材料VOC散发参数， 包括25 ℃条件下的初始可散发浓度Cm0_25mg/m3、 65℃条件下的初始可散发浓度Cm0_65mg/m3、 25℃ 条件下的扩 散系数Dm_25m2/s、 65℃条件下的扩 散系数Dm_65m2/s、 25℃条件下的分配系数K_ 25、 65℃条件下的分配系数 K_65； S12、 执行温度效应方程参数拟合， 根据25℃和65℃恒温条件下的材料VOC散发参数得 到用于计算任意温度下的材料VOC初始可散发浓度的Cm0_a和Cm0_b、 材料内VOC扩散系数的 Dm_a和Dm_b、 材 料—空气界面处的VOC分配系数的K_a和K_b； 其中： Cm0_b＝‑2518.1×(log(Cm0_6 5/Cm0_25)+0.5 ×0.1259) Cm0_a＝Cm0_25 /(298.15^(‑0.5)×exp(Cm0_b/2 98.15))权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114925575 A 2Dm_b＝‑2518.1×(log(Dm_65/Dm_25)‑1.25×0.1259) Dm_a＝Dm_25 /(298.15^(1.25)×exp(Dm_b/2 98.15)) K_b＝‑2518.1×(log(K_65/K_25)‑0.5×0.1259) K_a＝K_25 /(298.15^(0.5)×exp(K_b/2 98.15))； S13、 设定仿真温度范围为(25～65)℃， 进行温度段的划分， 具体方法为划分(25～65) ℃范围内每1℃划分一个温度段， Temp＝25,26, …,65； S14、 根据材料VOC初始可散发浓度参数， 计算各温度段的材料VOC初始可散发浓度， 并 设定各温度段 材料VOC初始可散发浓度潜能。 3.根据权利要求2所述的汽车内饰材料中挥发性有机物的非等温散发仿真计算方法， 其特征在于： 步骤S14中， 根据材料VOC初始可散发浓度参数， 计算各温度段的材料VOC初始 可散发浓度， 具体 计算方法： 根据Cm0_a和Cm0_b， 计算得到(25～65 )℃范围内各温度段的初始可散发浓度Cm0v_ 25mg/m3， Cm0v_26mg/m3， Cm0v_27mg/m3，……， Cm0v_65mg/m3； Cm0v_25＝Cm0_a ×(25+ 273.15)^ ‑0.5×exp(Cm0_b/(25+273.15))； Cm0v_Temp ’＝Cm0_a×(Temp+273.15)^ ‑0.5× exp(Cm0_b/(Temp+273.15)) ‑Cm0_a×(Temp‑1+273.15)^ ‑0.5×exp(Cm0_b/(Temp ‑1+ 273.15))， Temp’＝26,27, …,65； 设定各温度段 材料VOC初始可散发浓度潜能， 具体方法： 设定(25～65)℃范围内各温度段材料VOC初始可散发浓度潜能Cm0p_25mg/m3， Cm0p_ 26mg/m3， Cm0p_27mg/m3，……， Cm0p_65mg/m3， 其中： Cm0p_Temp＝Cm0v_Temp， Temp＝25,26, …,65。 4.根据权利要求3所述的汽车内饰材料中挥发性有机物的非等温散发仿真计算方法， 其特征在于： 步骤S2中， 计算仿真温度范围内， 各逐时温度下的材料VOC扩散系数Dm(C(t)) 及各逐时温度下的材 料VOC分配系数 K(C(t))， 具体计算公式： Dm(C(t))＝Dm_a×(C(t)+273.15)^1.25 ×exp(Dm_b/(C(t)+273.15) ) K(C(t))＝K_a×(C(t)+273.15)^ 0.5×exp(K_b/(C(t)+273.15) )； 步骤S3中， 计算各逐时温度下的空气中VOC扩散系数Da(C(t))， 具体方法为， 查阅文献 获得材料VOC在25℃空气中的扩散系数Da_25， Da(C(t))＝Da_25 ×((C(t)+273.15)/2 98.15)^1.81。 5.根据权利要求4所述的汽车内饰材料中挥发性有机物的非等温散发仿真计算方法， 其特征在于： 步骤S4中， 计算材料VOC仿真散发初始时刻温度C(t0)下， 材料VOC初始可散发 浓度Cm(C(t0) )， 具体计算公式： Cm(C(t0) )＝Cm0_a ×(C(t0)+273.15)^ ‑0.5×exp(Cm0_b/(C(t0)+273.15) )。 6.根据权利要求5所述的汽车内饰材料中挥发性有机物的非等温散发仿真计算方法， 其特征在于： 步骤S5中， 通过有限元分析构建材料VOC散发几何仿 真模型， 设置材料网格、 材 料—空气界面处网格、 空气网格， 根据Cm(C(t 0))