基于STARCCM+和Fluent热管理仿真对比

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了动力电池热管理仿真的过程，包括模型设置、网格划分、材料参数定义、边界条件设置、监测参数定义、初始化及计算结果。采用Fluent和Starccm两款软件进行计算，结果表明Fluent收敛速度更快，两者在电池最高温度上相差不大，但流阻相差较大。文章还提出了仿真方法需进一步优化，并指出了未考虑的因素。

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0.01kg/s，环境温度30℃，初始的温度30℃，假设单个电芯的发热量为20000W/M3

设置网格参数，设置基本尺寸为10mm，最小网格尺寸为1mm，边界层设置3层，体网格的最大单元设置为10mm，网格数量为1417917，具体的网格质量参数如下所示，Face validity＞1，Volume change＞1e-2，网格质量较好，满足计算的要求。

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1234916，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

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，电池的能量密度为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：

设置进口边界条件为质量流量进口，流量为0.1Kg/s，进口的温度25℃，出口的边界条件为压力出口，

设置监测包括：

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。

结论：

Sarccm计算迭代了1360步，任然达到10e-3收敛标准，但是查看监测的数据已趋于稳定，可继续计算一段时间，演示计算这里位置。电池的最高温度35.1℃，系统压降35.1pa流道出口温度25.8℃

Fluent计算迭代了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。电池的最高温度34.8℃，流道压降42pa，流道出口温度25.9℃

从计算的速度来看Fluent的收敛速度远远优于starccm，两个软件在电池最高温度计算结果相差0.3℃，还是可以接受的，但是流阻相差近7pa，不知道是否由于计算设置问题，文末有计算源文件，欢迎大家计算验证比较。

Fluent                                                     Starccm

Fluent                                                     Starccm

• 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。