基于Fluent液冷电池热管理仿真

整个模型包括5和50AH三元电芯，电芯底部采用液冷冷却方式，进口流量为10g/s，进口温度25℃，环境温度30℃，初始的温度30℃，假设单个电芯20000W/M3,整个模组对外的为绝热条件。

•  网格划分

在scdm里面对数模进行简化，并对每个模块进行命名，为了方便导入fluent后能快速识别特殊边界条件，在群组中提前制定这些边界条件。如需要对一些边界提前定义参数，如热阻，需要设置对流换热的面也可在群组里面提前识别处理，方便在fluent里面处理。

导入fluent meshing后，先画面网格，设置面网格的最小0.5mm，最大8mm，其它保持默认，1.32min面网格划分结束，有719975各面网格，面网格最大SKEWNESS为0.63

设置体网格，体网格的最大单元设置为8mm，其它保持默认4.27min后体网格划分结束，网格数量为1234926，网格正交比＞0.2具体的网格质量参数如下所示，满足计算的要求

边界层的位置划分了3层网格，导热垫厚度方向的网格层数也是大于2层，

导入fluent ，打开能量模型，打开湍流模型，湍流模型选择标准的k-e模型

定义材料参数如下表所示：

定义好材料参数后，把每个材料赋予到对应的模型上去，电池能量密度为20000W/M3,对于相同材料的模型可以采用copy方式去赋予材料效率更高

定义边界条件：

• 求解设置
  

设置进口边界条件为质量流量进口，流量为0.01Kg/s，进口的温度25℃，注意调整进口的方向，本案例为沿-Z方向。出口的边界条件为压力出口，

求解器

选择SIMPLEC，相对于SIMPLE算法，可加快迭代收敛，该算法比较适用于稳态求解，对于离散方法，通常在一阶迎风式和二阶迎风式中选择，二阶比一阶的计算精度跟高，但是一阶迎风式相对更容易收敛。

设置监测

在计算的过程通过设置的监测数据，判断计算的是否收敛，一般监测的参数都是在仿真中比较关系的参数，比如温度，压力参数等。下图设置了监测每个电芯的最高温度，冷却流道压降参数。

• 初始化：

求解前需要进行初始化。设置求解保存、步骤和停止条件等。进行过初始化后，即可计算面和体等相关的参数，如面积、体积等，设置初始温度30℃。

迭代了136步，达到10e-3收敛标准，但是查看监测的数据已趋于稳定，可认为收敛了。

• 结论：

电池的最高温度34.8℃

流道压降42pa

流道出口温度25.9℃

补充：

上文动力电池热管理仿真为粗略的仿真方法，模型还是比较小，需要处理和注意的细节相对较小，仿真的方法还需进一步的优化，本次仿真未考虑，热阻、随时间变化发热功率，导电排，极柱的欧姆热、随温度变化的材料参数等等因素。

• 更多考虑点：

      上文动力电池热管理仿真为粗略的仿真方法，模型还是比较小，需要处理和注意的细节相对较小，仿真的方法还需进一步的优化，本次仿真未考虑，热阻、随时间变化发热功率，导电排，极柱的欧姆热、随温度变化的材料参数等等因素。