基于starccm+電池?zé)峁芾矸抡姘咐?/h1>

2021-09-30 18:31:14·  來(lái)源：新能源熱管理技術(shù)  

　

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整個(gè)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(gè)電芯的發(fā)熱量為20000W/M3在scdm里面對(duì)數(shù)

整個(gè)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(gè)電芯的發(fā)熱量為20000W/M3

在scdm里面對(duì)數(shù)模進(jìn)行簡(jiǎn)化，并對(duì)每個(gè)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(guò)starccm+壓印的功能實(shí)現(xiàn)，壓抑的容差設(shè)置為0.0001m，勾選上CAD壓印選項(xiàng)，便于壓印成功。壓印結(jié)束后需監(jiān)測(cè)壓抑是否成功，看是否出現(xiàn)自由邊，穿刺面等問(wèn)題，如果出現(xiàn)少量問(wèn)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(gè)零部件創(chuàng)建一個(gè)區(qū)域和為每個(gè)零部件表面創(chuàng)建一個(gè)邊界，使得軟件能夠識(shí)別零件，后續(xù)的賦予材料也是賦予對(duì)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(jì)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(shí)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(huì)帶相對(duì)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(duì)材料屬性進(jìn)行定義，材料庫(kù)中默認(rèn)的固體材料為鋁，在此對(duì)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(zhǎng)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(gè)計(jì)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(gè)材料賦予到對(duì)應(yīng)的模型上去，電池的能量密度為20000W/M3,對(duì)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(cè)包括：

在計(jì)算的過(guò)程通過(guò)設(shè)置的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，判斷計(jì)算的是否收斂，一般監(jiān)測(cè)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(cè)每個(gè)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(guò)初始化后，即可計(jì)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(cè)的數(shù)據(jù)已趨于穩(wěn)定，可繼續(xù)計(jì)算一段時(shí)間，演示計(jì)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(bǔ)充：

上文動(dòng)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(duì)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(shí)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

 

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