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基于starccm+電池?zé)峁芾矸抡姘咐?/h1>
2021-09-30 18:31:14· 來源：新能源熱管理技術(shù)
整個模型包括5和50AH三元電芯，電芯底部采用液冷冷卻方式，進(jìn)口流量為0.01kg/s，環(huán)境溫度30℃，初始的溫度30℃，假設(shè)單個電芯的發(fā)熱量為20000W/M3在scdm里面對數(shù)
整個模型包括5和50AH三元電芯，電芯底部采用液冷冷卻方式，進(jìn)口流量為0.01kg/s，環(huán)境溫度30℃，初始的溫度30℃，假設(shè)單個電芯的發(fā)熱量為20000W/M3
在scdm里面對數(shù)模進(jìn)行簡化，并對每個模塊進(jìn)行命名，在建立仿真模型前，需要先建立交界面，通過starccm+壓印的功能實現(xiàn)，壓抑的容差設(shè)置為0.0001m，勾選上CAD壓印選項，便于壓印成功。壓印結(jié)束后需監(jiān)測壓抑是否成功，看是否出現(xiàn)自由邊，穿刺面等問題，如果出現(xiàn)少量問題，可利用straccm修復(fù)工具進(jìn)行修復(fù)。
在畫網(wǎng)格前需要把零件部件分配給區(qū)域，選擇為每個零部件創(chuàng)建一個區(qū)域和為每個零部件表面創(chuàng)建一個邊界，使得軟件能夠識別零件，后續(xù)的賦予材料也是賦予對應(yīng)的區(qū)域部分。
設(shè)置網(wǎng)格參數(shù)，設(shè)置基本尺寸為10mm，最小網(wǎng)格尺寸為1mm，邊界層設(shè)置3層，體網(wǎng)格的最大單元設(shè)置為10mm，網(wǎng)格數(shù)量為1417917，具體的網(wǎng)格質(zhì)量參數(shù)如下所示，F(xiàn)ace validity＞1，Volume change＞1e-2，網(wǎng)格質(zhì)量較好，滿足計算的要求。
邊界層的位置劃分了3層網(wǎng)格，導(dǎo)熱墊厚度方向的網(wǎng)格層數(shù)也是大于2層
建立物理連續(xù)體。以電池為例，空間維度為三維,時間為隱式不定常，材料為固體，固體為恒密度 ,分離固體能量；冷卻液選擇，三維，流體、恒密度、分離流體溫度、湍流、k-e模型，在選擇求解模型，軟件會帶相對于的一些其它必須的模型下面的兩層全y+壁面處理。
模型選擇完成之后，在Solid菜單下對材料屬性進(jìn)行定義，材料庫中默認(rèn)的固體材料為鋁，在此對其密度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值進(jìn)行設(shè)置，電池自身的層狀結(jié)構(gòu)使得其厚度方向的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于高度和長度方向，因此此處選擇各向異性導(dǎo)熱系數(shù)；在初始條件中設(shè)置電池的初始溫度，其他固體域的模型選擇和參數(shù)設(shè)置與此類似。建立網(wǎng)格模型和物理模型后，可選中每個計算域，并為其選擇適合的網(wǎng)格連續(xù)體和物理連續(xù)體。
定義材料參數(shù)如下表所示：定義好材料參數(shù)后，把每個材料賦予到對應(yīng)的模型上去，電池的能量密度為20000W/M3,對于相同材料的模型可以采用copy方式去賦予材料效率更高
>密度
>比熱
>導(dǎo)熱系數(shù)
>鋁
>2719
>871
>202.4
>Cell
>2300
>930
>18.5/18.5/1.5
>導(dǎo)熱墊
>2420
>967
>2
>Hyb
>1800
>550
>0.2
定義邊界條件：
設(shè)置進(jìn)口邊界條件為質(zhì)量流量進(jìn)口，流量為0.1Kg/s，進(jìn)口的溫度25℃，出口的邊界條件為壓力出口，
設(shè)置監(jiān)測包括：
在計算的過程通過設(shè)置的監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷計算的是否收斂，一般監(jiān)測的參數(shù)都是在仿真中比較關(guān)系的參數(shù)，比如溫度，壓力參數(shù)等。下圖設(shè)置了監(jiān)測每個電芯的最高溫度，冷卻流道壓降參數(shù)。
初始化：
求解前需要進(jìn)行初始化。設(shè)置求解保存、步驟和停止條件等。進(jìn)行過初始化后，即可計算面和體等相關(guān)的參數(shù)，如面積、體積等。
迭代了1360步，任然達(dá)到10e-3收斂標(biāo)準(zhǔn)，但是查看監(jiān)測的數(shù)據(jù)已趨于穩(wěn)定，可繼續(xù)計算一段時間，演示計算這里位置。
結(jié)論：
電池的最高溫度35.1℃
系統(tǒng)壓降35.1pa
流道出口溫度25.8℃
補充：
上文動力電池?zé)峁芾矸抡鏋榇致缘姆抡娣椒?，模型還是比較小，需要處理和注意的細(xì)節(jié)相對較小，仿真的方法還需進(jìn)一步的優(yōu)化，本次仿真未考慮，熱阻、隨時間變化發(fā)熱功率，導(dǎo)電排，極柱的歐姆熱、隨溫度變化的材料參數(shù)等等因素。
附件：源文件下載地址
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1nbYdjoz46sTdAhf_O-KKMA
提取碼：nvr4
2021-09-30 18:31:14· 來源：新能源熱管理技術(shù)
整個模型包括5和50AH三元電芯，電芯底部采用液冷冷卻方式，進(jìn)口流量為0.01kg/s，環(huán)境溫度30℃，初始的溫度30℃，假設(shè)單個電芯的發(fā)熱量為20000W/M3在scdm里面對數(shù)
整個模型包括5和50AH三元電芯，電芯底部采用液冷冷卻方式，進(jìn)口流量為0.01kg/s，環(huán)境溫度30℃，初始的溫度30℃，假設(shè)單個電芯的發(fā)熱量為20000W/M3
在scdm里面對數(shù)模進(jìn)行簡化，并對每個模塊進(jìn)行命名，在建立仿真模型前，需要先建立交界面，通過starccm+壓印的功能實現(xiàn)，壓抑的容差設(shè)置為0.0001m，勾選上CAD壓印選項，便于壓印成功。壓印結(jié)束后需監(jiān)測壓抑是否成功，看是否出現(xiàn)自由邊，穿刺面等問題，如果出現(xiàn)少量問題，可利用straccm修復(fù)工具進(jìn)行修復(fù)。
在畫網(wǎng)格前需要把零件部件分配給區(qū)域，選擇為每個零部件創(chuàng)建一個區(qū)域和為每個零部件表面創(chuàng)建一個邊界，使得軟件能夠識別零件，后續(xù)的賦予材料也是賦予對應(yīng)的區(qū)域部分。
設(shè)置網(wǎng)格參數(shù)，設(shè)置基本尺寸為10mm，最小網(wǎng)格尺寸為1mm，邊界層設(shè)置3層，體網(wǎng)格的最大單元設(shè)置為10mm，網(wǎng)格數(shù)量為1417917，具體的網(wǎng)格質(zhì)量參數(shù)如下所示，F(xiàn)ace validity＞1，Volume change＞1e-2，網(wǎng)格質(zhì)量較好，滿足計算的要求。
邊界層的位置劃分了3層網(wǎng)格，導(dǎo)熱墊厚度方向的網(wǎng)格層數(shù)也是大于2層
建立物理連續(xù)體。以電池為例，空間維度為三維,時間為隱式不定常，材料為固體，固體為恒密度 ,分離固體能量；冷卻液選擇，三維，流體、恒密度、分離流體溫度、湍流、k-e模型，在選擇求解模型，軟件會帶相對于的一些其它必須的模型下面的兩層全y+壁面處理。
模型選擇完成之后，在Solid菜單下對材料屬性進(jìn)行定義，材料庫中默認(rèn)的固體材料為鋁，在此對其密度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值進(jìn)行設(shè)置，電池自身的層狀結(jié)構(gòu)使得其厚度方向的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于高度和長度方向，因此此處選擇各向異性導(dǎo)熱系數(shù)；在初始條件中設(shè)置電池的初始溫度，其他固體域的模型選擇和參數(shù)設(shè)置與此類似。建立網(wǎng)格模型和物理模型后，可選中每個計算域，并為其選擇適合的網(wǎng)格連續(xù)體和物理連續(xù)體。
定義材料參數(shù)如下表所示：定義好材料參數(shù)后，把每個材料賦予到對應(yīng)的模型上去，電池的能量密度為20000W/M3,對于相同材料的模型可以采用copy方式去賦予材料效率更高
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>密度
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>比熱
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>導(dǎo)熱系數(shù)
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>鋁
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>2719
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>871
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>Cell
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>2300
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>930
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>18.5/18.5/1.5
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>導(dǎo)熱墊
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>2420
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>967
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>Hyb
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>1800
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>550
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>0.2
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定義邊界條件：
設(shè)置進(jìn)口邊界條件為質(zhì)量流量進(jìn)口，流量為0.1Kg/s，進(jìn)口的溫度25℃，出口的邊界條件為壓力出口，
設(shè)置監(jiān)測包括：
在計算的過程通過設(shè)置的監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷計算的是否收斂，一般監(jiān)測的參數(shù)都是在仿真中比較關(guān)系的參數(shù)，比如溫度，壓力參數(shù)等。下圖設(shè)置了監(jiān)測每個電芯的最高溫度，冷卻流道壓降參數(shù)。
初始化：
求解前需要進(jìn)行初始化。設(shè)置求解保存、步驟和停止條件等。進(jìn)行過初始化后，即可計算面和體等相關(guān)的參數(shù)，如面積、體積等。
迭代了1360步，任然達(dá)到10e-3收斂標(biāo)準(zhǔn)，但是查看監(jiān)測的數(shù)據(jù)已趨于穩(wěn)定，可繼續(xù)計算一段時間，演示計算這里位置。
結(jié)論：
電池的最高溫度35.1℃
系統(tǒng)壓降35.1pa
流道出口溫度25.8℃
補充：
上文動力電池?zé)峁芾矸抡鏋榇致缘姆抡娣椒?，模型還是比較小，需要處理和注意的細(xì)節(jié)相對較小，仿真的方法還需進(jìn)一步的優(yōu)化，本次仿真未考慮，熱阻、隨時間變化發(fā)熱功率，導(dǎo)電排，極柱的歐姆熱、隨溫度變化的材料參數(shù)等等因素。
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