锂离子动力电池热管理方法研究进展

动力电池组是电动车船的关键部件,电池温度过高造成的电池性能下降乃至热失控会使整车面临严重的安全风险。本文从传统热管理方法(空气冷却、液体冷却)和新型热管理方法(相变材料冷却、热管冷却、喷雾冷却和液态金属冷却)等几个方面对电池热管理方法进行综述,给出目前电池热管理方法的研究进展,为后续的研究方向提供参考。     

锂电池船用安全风险分析及防控策略

通过对不同锂离子电池正常工作和热失控的化学机理的对比分析,识别出不同锂离子电池的安全本质区别,初步确认锂离子电池热失控两个非常重要的因素是热量和氧气,依据热失控过程中是否释放大量的氧气,将船用锂离子电池划分为1级和2级两个安全等级.结合电池船用潜在风险、船舶结构和航行环境特点,将电池系统与船舶布置综合考虑,提出多层级安全防护策略.针对不同安全等级的锂离子电池在防控措施实施的差异化,提出船用锂电池从电芯到系统,再到全船的整套安全防护措施.     

锂离子电池热失控防护研究现状

锂离子电池热失控防护分为内部防护和外部防护,内部防护从电解液、隔膜、电极三个方面进行优化改性,外部防护包括电池管理系统、冷却技术和阻断技术.本文对上述热失控防护进行分类并简要概述,可为锂离子电池安全性研究提供参考.     

锂离子电池热失控传播研究进展

综述了国内外锂离子电池热失控传播研究进展,总结概括了热失控传播的影响因素,同时提出了热失控传播阻断思路,并对锂离子电池热失控传播的进一步研究工作进行了展望。     

锂离子电池仿真模拟及其应用综述

在可循环充放电的二次电池中,锂离子电池以其更高的能量密度和更好的电性能,成为全电动车(EV)、混合动力电动车(HEV)和储能等应用领域的首选电源。但由于锂离子电池存在安全性风险,且工作时对温度依赖性大,尚未在这些领域开展广泛的商业化应用。为发挥锂离子电池优良的电化学性能,并降低其安全问题风险,大容量锂离子电源系统需要设计优良的热管理系统,维持锂离子电池在合适温度区间工作,而仿真模拟技术则是辅助热管理系统设计的关键技术。本文综述了锂离子电池热仿真模拟的数学模型,锂离子电池在工作状态下温度预测的仿真模拟,及仿真模拟在电池组设计中的指导作用,并且提出电池组热模拟顺序的建议。     

舰船烟囱热壁面水雾降温的大涡模拟

采用水雾喷射技术冷却舰船烟囱能够有效降低舰船红外辐射强度,对于提高舰船海上生存能力有重要意义。由于水滴蒸发和气流浮升作用相互影响,细水雾和热烟气在烟囱表面的运动是一种复杂的多相湍流流动。建立水雾在烟囱壁面空间中的蒸发和运动方程,应用多相湍流大涡模拟方法对舰船烟囱壁面空间的热烟气-水雾流动进行建模与数值仿真,分析烟囱壁面热气流浮升作用对水滴到达壁面能力和蒸发过程的影响,以及水滴直径与流量对烟囱壁面区域内热烟气下沉区域大小和流场分布参数的影响,得到水流量和水滴直径与烟囱壁面冷却温度之间的关系。研究结果对于舰船烟囱或其他热固表面冷却方案的选择和优化有一定参考价值。     

单效热压缩海水淡化系统变工况特性分析

通过建立单效热压缩海水淡化系统的热力学计算模型,计算分析了对于一定设计条件下的海水淡化装置,当给水温度和冷却水流量等运行工况的改变时对系统性能的影响,计算结果表明,当给水温度偏离设计值时,系统性能降低;通过调节冷却水流量,可以提高系统的运行性能,给水温度低于设计值时,降低冷却水流量可以提高系统工作性能,冷却水流量降低到一定值时,系统工作性能达到最佳;给水温度高于设计值时,提高冷却水流量可以获得高的系统性能,当冷却水流量提高到一定值时,系统性能达到最高点.     

基于三维动网格技术的潜艇热尾流浮升规律及水面温度特征研究

准确获得潜艇热尾流浮升、扩散规律及其水面温度分布特征是发展红外探潜技术的关键。本文基于动网格技术,建立潜艇水下航行三维计算模型,分别采用壁面法与VOF法对潜艇热尾流浮升过程进行仿真。研究获得了潜艇热尾流的浮升、扩散规律及其水面温度分布与红外识别特征。在此基础上,分析了不同冷却水排放方案下热尾流水面温度分布特征的变化规律,提出了抑制热尾流浮升、减弱水面温度特征的方法。本文研究结果可为下阶段的实验研究与测量提供一定理论基础。     

电子设备热设计在仿真软件中的运用

应用热分析技术,能够在产品设计阶段获得其温度分布,从而优化设计,提高产品的可靠性,延长其使用寿命。该文以19吋2U电子产品的热设计为例,介绍了用Ansys软件的热分析功能进行辅助热分析的数值方法和热分析软件的特点,通过仿真分析,预测产品内部的热量分布和气流分布情况,并把仿真结果与实验值进行了比较,验证了方法的正确性。根据分析结果优化相应的设计参数,合理调整设计布局,可以找到最佳的设计方案。阐述了Ansys仿真技术的特点和一般应用方法。     

磨削温度场中的数值模拟方法研究

磨削过程中,温度的变化都是在瞬时状态下发生,因此,在对磨削过程温度进行研究时,如何获取磨削区域的温度成为一个难题。本文主要利用有限元分析软件ABAQUS对磨削层的温度场分布进行了数字化模拟分析,得出不同时刻的温度分布及影响规律;并通过相关实验数据验证了仿真结果,进一步证明了ABAQUS在磨削温度场模拟中的可行性。     

基于晶闸管的脉冲功率开关热模型研究

晶闸管作为脉冲功率开关器件时,其短时导通电流往往数倍于它的通态平均电流,短时积聚的损耗会使晶闸管结区累积大量热量,造成其结温瞬间陡升,试验表明极易使得晶闸管因结区过温而击穿.因此如何优化设计晶闸管脉冲功率开关阀体结构、最大限度快速散热、降低结区温升,具有重要意义.介绍了基于ABB的5STP 52U5200型晶闸管所构建的脉冲功率开关阀体结构及其柯尔热阻抗模型,并利用Matlab的SimuLink构建脉冲功率开关阀体的热网络仿真模型,获取晶闸管耗散功率与其最高结温、晶闸管耗散功率与其壳温的可视化关系曲线,归纳了脉冲功率开关导电极的热阻与热容对晶闸管最高结温的影响规律,为晶闸管脉冲功率开关阀体结构的优化设计提供了依据,并得到了试验验证.     

双燃料主机缸套水冷却系统优化设计

基于WinGD W6X72DF双燃料主机,对其主机缸套水冷却系统进行了优化设计,通过2个温控三通阀自动控制主机缸套水出口温度和造水机,经验证,优化后的主机缸套水冷却系统既能够保证主机缸套水出口温度的稳定,也能够充分利用主机缸套水的热量,增加船舶的造水量,减少主机缸套水冷却器的热负荷。通过对主机缸套水冷却系统的各个设备进行热力数学模型分析,建立独立的Simulink仿真子模块,按照系统的控制逻辑及运行顺序将子模块搭建成完整的仿真模型,并进行仿真模拟。仿真结果表明,2个温控三通阀的控制逻辑能够满足主机不同负荷及负荷变化的工况,系统设计实现了主机缸套水温度和造水机的自动控制。     

锂离子电池模块油冷散热特性数值研究

本文对电池模块浸没式油冷散热方案进行了仿真研究,分析电池成组后大容量电池模块的散热特性,获得了导热阻燃硅油流量参数对大容量电池组散热的影响规律。研究表明,浸没式油冷能有效控制大容量电池模块的温升;改变流量可以提升换热效果,但对电池模块的最高温度及温差控制具有局限性,由于电池箱存在流动死区,换热效果更易受到硅油热导率的制约。     

高速陀螺减摇装置热态特性数值仿真分析

针对减摇陀螺装置内部的热特性问题,考虑陀螺内部真空状态的影响和环槽齿片式散热器的散热作用,基于内部稀薄空气状态的雷诺应力模型,根据具体工况条件建立整个陀螺系统的热态特性分析模型,进而研究陀螺内部的温度场和热通量等热状态性能。结果表明:在一定的真空气压和环槽齿片式散热器的几何条件下,散热器内部的稀薄空气适用于连续性假设,利于热量的散发;装置内部支承轴承高速生热以及内装驱动电机发热的叠加效应使得靠近电机部位的下轴承温度较高,需要改进下端散热器的几何参数等,以加强散热效果、改善工况条件。     

铝氧化银鱼雷电池段的温度控制

铝氧化银电池是目前应用于鱼雷的重要动力电池,其反应温度关系到鱼雷能否稳定航行,通过电池壳体内外对流换热可控制反应温度。分析了电池流道电解液循环速度、壳体材质对换热的影响。研究表明,可通过降低流道高度进而提高流道内电解液速度、更换导热性良好的壳体材料以增大散热功率,保证散热安全裕量。     

电机用冷却器翅片侧空气热力过程的三维数值模拟计算及分析

本文利用FLUENT模拟了管排数为四的电机冷却器波纹翅片表面空气流动和传热过程、表面温度和压降分布情况，分析了翅片入口风速对翅片表面的温度、空气压降、换热系数的影响，对内部的热交换过程有一个比较清晰直观的模拟计算及分析，从而为合理选择风速和翅片的结构优化提供一定的理论基础。     

基于格子Boltzmann方法的方腔内自然对流与换热的数值模拟

基于双分布格子Boltzmann模型,建立了适合于流体流动和换热的热格子Boltzmann模型.温度分布函数中采用D2Q9离散速度模型.以热格子Boltzmann模型,模拟了方腔内自然对流的形成及其演化,通过与相关文献的计算结果对比可以发现,热格子Boltzmann模型在处理流体流动与传热方面存在着独特的优点,文中建立的数值模拟计算方法和程序是切实有效的.     

基于流固耦合的某船用低速柴油机活塞温度场分析

针对某研发新型船用柴油机,建立其活塞固体域和流体域模型,运用有限元软件ABAQUS和流体动力学软件START-CCM+进行联合仿真,得到其活塞耦合面对流换热系数和温度场分布。活塞最高温度538K左右,活塞第一环区及环区附近区域大部分温度439K在左右,活塞环区及活塞内部冷却腔大部分温度处于340K~439K范围以内,最后与现有对标机型进行对比,得到仿真计算所得活塞温度分布与对标机型温度场实测值基本一致,活塞温度场仿真计算结果基本符合实际。