FLUENT电池组放电过程模拟

5月前浏览9512

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了在特定软件中进行一系列操作的过程，包括创建新物质、设置计算域、设定边界条件、求解控制、初始条件设置、计算求解以及结果后处理等步骤。其中，详细描述了如何通过主菜单中的不同选项进行具体操作，并设置了相应的参数和条件。最后，通过等值线对话框显示了结果云图。这些步骤和设置对于在相关软件中进行类似操作具有一定的指导意义。

本案例演示1P3S锂离子电池组放电问题的模拟过程。案例模型如下图所示。

案例中，电池组的放电过程发生在200瓦的恒定功率下，电池容量是14.6Ah。

1、启动FLUENT并导入网格

（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 18.1→Fluid Dynamics→FLUENT 18.1命令，启动FLUENT 18.1。

（2）在FLUENT Launcher界面中的Dimension中选择3D，在Display Options中勾选Display Mesh After Reading，Embed Graphics Windows和Workbench Color Scheme，单击OK按钮进入FLUENT主界面。

（3）在FLUENT主界面中，单击主菜单中File→Read→Mesh按钮，弹出Select File（导入网格）对话框，选择文件名为1P3S_battery_pack.msh的网格文件，单击OK按钮便可导入网格。

（4）导入网格后，在图形显示区将显示几何模型。

（5）单击主菜单中Mesh→Check按钮，检查网格质量，确保不存在负体积。

（6）单击主菜单中Mesh→Scale按钮，弹出如图5所示Scale Mesh（网格缩放）对话框。在Scaling中，选择Special Scaling Factors，在Scaling Factors X，Y和Z中分别输入0.1，单击Scale完成网格缩放。

（7）单击主菜单中File→Write→Case按钮，弹出Select File（保存项目）对话框，在Case File中填入battery，单击OK按钮便可保存项目。

2、调入MSMD电池模型

（1）在文本信息区，依次输入以下指令

> define

/define> models

/define/models> addon-module

Fluent Addon Modules:

0. None

1. MHD Model

2. Fiber Model

3. Fuel Cell and Electrolysis Model

4. SOFC Model with Unresolved Electrolyte

5. Population Balance Model

6. Adjoint Solver

7. Single-Potential Battery Model

8. Dual-Potential MSMD Battery Model

9. PEM Fuel Cell Model

10. Macroscopic Particle Model

Enter Module Number: [0] 8

（2）输入8，选择导入MSMD电池模型。一旦MSMD电池模型被加载，MSMD电池模型将出现在模型树中。

3、定义求解器

（1）单击主菜单中Define→General按钮，弹出General（总体模型设定）面板。在Solver中，Time类型选择Transient。

（2）在模型设定面板双击Energy按钮，弹出Energy（能量模型）对话框，勾选Energy Equation激活能量方程，单击OK按钮确认。

（3）在模型设定面板双击MSMD Battery Model按钮，弹出MSMD Battery Model（MSMD电池模型）对话框，勾选Enable the battery model激活MSMD电池模型。

在Nominal Cell Capacity中输入14.6，在Solution Options中选择Specified System Power，在System Power中输入200。

（4）在Conductive Zones选项卡中，按照下图进行选择。

（5）在Electric Contacts选项卡中，按照下图进行选择。

（6）在Electric Contacts选项卡中，点击Print Battery System Connection Information按钮，将在文本信息框中显示如下信息。确认后，点击OK按钮关闭MSMD电池模型对话框。

4、设置材料

（1）单击主菜单中Define→Materials按钮，弹出Materials（材料）面板。在材料面板中，点击Create/Edit按钮便可弹出Create/Edit Materials（物性参数设定）对话框。

（2）在物性参数设定对话框中，按照以下参数设定新物质e_material。

a．Material Type选择solid

b．Name中输入e_material，Chemical Formula中输入e

c．Thermal Conductivity中输入20

f．UDS Diffusivity选择define-per-uds，在弹出的UDS Diffusivity Coefficients对话框中，设定uds-0和uds-1的Coefficient均为1.0e6。

（3）点击Change/Create按钮完成新物质的设定。

（4）在物性参数设定对话框中，按照以下参数设定新物质bu**ar_material。

a．Material Type选择solid

b．Name中输入bu**ar_material，Chemical Formula中输入bus

c．UDS Diffusivity选择user-defined，在弹出的User-Defined Functions对话框中，选择battery_e_cond::m**dbatt，点击OK按钮确认。

点击Change/Create按钮，在弹出的Question对话框中，单击No按钮创建新物质。

5、设置计算域

（1）单击主菜单中Define→Cell Zone Conditions按钮启动Cell Zone Condition（区域条件）面板。

对应e_zone、tab_pzone和tab_nzone在Material Name中选择相应的e_material、p_material和n_material。

（2）设定bar_1、bar_2、n_tabzone_1、n_tabzone_2、n_tabzone_3、p_tabzone_1、p_tabzone_2和p_tabzone_3在Material Name中选择相应的bu**ar_material。

6、边界条件

（1）单击主菜单中Define→Boundary Conditions按钮启动的边界条件面板。

（2）在边界条件面板中，双击wall-cell_1弹出边界条件设置对话框。

在Thermal选项卡中，Thermal Conditions选择Convention，在Heat Transfer Coefficient中输入5，单击OK按钮确认退出。

（3）在边界条件面板中，单击Copy按钮弹出Copy Conditions（边界条件**）对话框。

在From Boundary Zone中选择wall-cell_1，在To Boundary Zone中选择wall-cell_2、wall-cell_3、wall-bar1、wall-bar2、wall-n_tabzone_1、wall-n_tabzone_2、wall-n_tabzone_3、wall-p_tabzone_1、wall-p_tabzone_2和wall-p_tabzone_3，单击Copy按钮完成**。