Symulacja chłodzenia cieczą baterii litowej
Akumulator litowo-jonowy jest szeroko stosowany w systemach magazynowania energii pojazdów elektrycznych ze względu na wysoką gęstość energii i długi cykl życia. Technologia chłodzenia akumulatorów obejmuje chłodzenie powietrzem, chłodzenie cieczą, chłodzenie materiału ze zmianą fazową i chłodzenie zanurzeniowe.
Chłodzenie zanurzeniowe oznacza bezpośredni kontakt akumulatora z cieczą chłodzącą. Zanurzając moduł akumulatorowy w cieczy, ciecz może obojętnie absorbować ciepło wytwarzane przez akumulator, uzyskując efekt fizycznego chłodzenia. Metoda chłodzenia ma następujące zalety: wysoką wydajność wymiany ciepła i równomierność temperatury, dłuższą żywotność baterii, zabezpieczenie przed niekontrolowaną temperaturą i szybkie ładowanie.
Przygotowanie geometryczne i modelowanie:
Obróbkę geometryczną przeprowadza się w przestrzeni kosmicznej, aby podzielić domenę płynu i ogniwa akumulatorowe. Akumulator zanurza się w płynie izolacyjnym, a elektroda styka się bezpośrednio z powietrzem w celu chłodzenia powietrzem. Płyn izolacyjny przepływa od spodu akumulatora do góry akumulatora, a położenie membrany w domenie płynu sprawia, że wymiana ciepła akumulatora jest równomierna, co zapewnia lepszą wydajność chłodzenia. Pełne uproszczenie modelu geometrycznego i model dyskretny w gme3d.
Po dyskretyzacji modelu modeluje się go w pakiecie GT, który obejmuje dwie domeny płynów (chłodzenie powietrzem elektrod i chłodzenie cieczą krawędzi akumulatora). Przepływ i konwekcja przenoszenia ciepła mogą być po prostu równoważne poprzez uzupełnienie równoważności membrany kanału przepływowego w domenie płynu.
W warunkach rozładowania 3°C rozkład temperatury wewnątrz akumulatora pod koniec rozładowania przy różnych natężeniach przepływu chłodziwa:
W tych samych warunkach rozładowania wpływ przepływu płynu chłodzącego na temperaturę akumulatora pokazano na powyższym rysunku. Przy różnych przepływach widać, że najwyższa temperatura występuje w prawym górnym rogu akumulatora.
Do analizy DOE wykorzystano model symulacyjny 1D zanurzonego chłodzenia akumulatora. Odzwierciedla to głównie efektywność modelowania i obliczeń symulacyjnych jednowymiarowej analizy symulacyjnej na wczesnym etapie projektu koncepcyjnego, co może skutecznie skrócić czas modelowania i symulacji z dokładnością porównywalną z symulacją trójwymiarową.
