动力电池液冷流道流阻仿真流程

关键术语

有限元建模：构建有限元模型的过程，包括几何模型构建及处理、材料属性定义、网格划分、边界条件 施加、求解参数设置等步骤 ；

几何模型：使用几何概念描述物理或者数学物体形状，一般包括点、线、面、体等元素构成集 合；

材料属性：用于描述机械结构所用材料物理特性的数据集纪过物理条件，如力、温度、速度、位 ；

边界条件：用于描述机械结构在给定工况下，求解域边界上几何 移等约束和载荷信息；

网格划分：把几何模型分成很多小的单元，作为具有几何、物理属性的最小的求解域；

液冷流道流阻仿真 主要有模型前处理，网格处理和求解 。

前处理软件：ANSYS SCDM 等

网格生成软件： Star-ccm+、 Fluent meshing+ 、ANSYS Meshing 等

求解器软件：Star-ccm+，ANSYS Fluent

模型要求：模型简化的原始几何模型要求完整、无干涉、破面情况，原始几何需要含有版本信息，单位不存在冲突，数据类型为STP、X-T等其他软件格式。在确保原始模型没有问题的情况对模型进行简化，简化的原则如下：几何特征对流阻影响的重要程度；简化的原则如下 道封封闭，无细小缝隙；

流道获取的方法，可以采用仿真软件抽取流道，也可采用SCDM抽取流道，方法简单，如出现流道未封闭，采用预览内面去检查未封闭区域，流道抽取完后观察流体域是否自己需要的，避免因流道堵塞出现抽出部分流体域情况。 对于流阻仿真，边界条件一般考虑以下要求来流的流量、粘度、密度，温度，

进口边界条件为质量流量进口，或者速度进口

出口环境压力，一般为大气压，出口边界条件为压力出口；

网格要求：

需要画边界层网格，流道截面除了边界层网格，流道至少有3层网格；对于流动状态比较剧烈的地方，网格需要进行加密，网格的尺寸大小要比正常网格小2-3倍以上，具体可根据模型特征最小尺寸进行定义。

Ø边界层：边界层网格用于捕捉壁面附近流场变化第一层网格间距用如下计算软件得到，网格增长率采用默认1.2， 边界层数一般3"5层。y值确定：对于高雷诺数模型(k~e模型),30≤y<30，越接近30越好，低干低雷诺数(k-w模型)， y越接近1越好，按照选择湍流模型，y+取1或者30。利用软件的计算可直接得到第层网格间距和进口的雷诺数，y+计算可参见htp //w.cfd-online comtools/plus.php y 输入的参数包括入口速度、密度、粘度、特征尺寸、以及+，计算得到第一层网格高度和雷诺数，(需补充特征尺寸的计算)

Ø 网格加密：对于仿真的流体域有大量薄壁结构；可调用蒲壁网格，定义薄壁层网格层数，减小网格数量。薄壁网层 数一般2-3层即可，网格加密：在流场变化平缓的位置，可以采用较疏网格。在流场变化剧烈的位置，需要采用较密的网格，换热筋、 进出口的变径区域。

Ø 网格尺寸的控制：根据细节处最小的几何尺寸而定。

Ø 网格选择：对于流体传热仿真计算建议采用四面体或者多面体网格结合上诉提到的边界层网格壁网格，获得最优的网格开式。

Ø 质量评估：网格质量网格划分完后，需要对网格划分质量进行检查，控制网格质量参数在合理范围内，网格中不应存在畸变网格，负体积网格

求解器选择

流道流阻仿真计算模型有湍流模型和层流模型，仿真时湍流和层流状态根据雷诺数确定进行选择。当Re<≤2000为层流，当Re>4000湍流，当2000Re<4000过渡流，Re计算可利用上文工具计算得到。但不明确流道内流动状态时，建议采用湍流模型进行计算，具体的湍流计算模型 standard k-e模型，但该模型不适用于旋流和绕流情景。

仿真模型检查 

仿真模型提交求解前应进行充分的质量检查，确保模型网格质量，输入参数的正确性，边界条件的合理性等，模型质量检查主要包括： 单位制检查，模型是否统一不应存在冲突情况；需要注意：如导出来的文件默认单位是m 物理模型的检查，如物性、湍流模型。边界条件的检查，如入口的温度、速度（大小方向），出口的压力边界条件 求解设置的检查，如初场、压力监测、求解器选择、时间步长等。

收敛监测

通过调节求解控制参数，可以促进求解过程的收敛。要获得好的收敛曲线，可以选择小的松弛因子或步长，计算的过程的中一般松弛因子保持默认。“ 流阻仿真过程中一般需要监测残差曲线和压降曲线， 理论上此残差曲线各个方程值低于10e-4或者压降曲线渐渐趋于平缓，数值变化很小。满足上述两项了解可视为收敛。