动力电池散热数值模拟分析

通过建立电池温升模型模拟分析了无肋片自然对流电池温升、加肋片自然对流电池温升及加肋片强迫对流电池温升等三种工况下的电池温升特性,并对其中心温度与电池中心平面平均温度的温升特性进行了分析比较.由模拟结果分析可知,随着放电倍率的增大,电池的温升及温差均明显上升,增加肋片散热可以有效降低温升变化,但温差较大.采用强风可以减小...     

微细通道内氢气辅助甲烷催化氧化的数值模拟

对微圆管内低浓度氢气、甲烷混合气在铂表面的催化氧化进行了数值模拟,重点研究了添加氢气对甲烷反应的影响机理.结果表明,氧气占据空位活性中心抑制了甲烷的吸附,导致较高的催化着火温度;氢气的掺入可以降低甲烷氧化反应的起始温度和着火温度;在铂催化剂表面,甲烷的催化氧化发生在氢气的燃烧过程中,氢气在燃烧过程中消耗氧气,为甲烷的反应提供必需的空位活性中心(Pt(s));甲烷的着火主要受其自身的激发,甲烷着火以前,壁面活性中心几乎全被氧占据,而甲烷着火以后,O(s)和Pt(s)同为主要壁面组分.     

微细通道CO_2流动沸腾换热临界热流密度研究

CO2在微细通道内流动沸腾换热过程所具有的临界热流密度(CHF)对于其换热系数有着重要影响。根据国内外现有发表的公开文献的实验数据分析了质量流量、饱和温度、管径等对临界热流密度的影响,并对理论模型与试验数据进行误差分析。发现Bowring预测关联式对小于3 mm管径内临界热流密度预测精度较高,在30%误差范围内可以达到70%预测精度,Wojtan预测关联式具有较小的平均绝对误差。提出了今后CO2在微细通道内沸腾换热CHF的研究方向。     

微细通道内R290流动沸腾换热特性实验研究

对R290制冷剂在微细通道内的流动沸腾换热特性进行了实验研究。研究管径分别为1和2 mm,热流密度为20~65 k W/m~2,质量流率为100~200 kg/m~2·s,饱和温度为15和25℃,干度范围为0.1~0.9。通过实验数据分析管径、热流密度、质量流率、饱和温度对流动沸腾换热的影响。结果表明:随着管径的下降,换热系数呈现出大幅上升的趋势,其平均增幅为31%;随着热流密度的上升,换热系数呈现出大幅上升的趋势,其平均增幅达到了131%;随着质量流率的上升,换热系数呈现出小幅上升的趋势,其平均增幅为14%;随着饱和温度的上升,大部分换热系数呈现出小幅上升的趋势,其平均增幅为12.6%。     

R290微细通道流动沸腾摩擦压降特性研究

研究R290在管径为3、2和1 mm的水平不锈钢微细通道内,质量流率为73～505 kg/(m~2·s)、热流密度为12. 74～66. 05 k W/m~2、饱和温度为-10～25℃、干度为0～1的范围内的摩擦压降特性,分析R290流动沸腾过程中的摩擦压降变化。结果表明:换热管径尺度微型化使相同条件下的管内压降剧烈上升,质量流率对压降的影响最显著;热流密度的增加对压降的影响很小,几乎为零; R290不同饱和温度物性的改变是造成其不同温度时压降特性差异的主要原因,随着饱和温度的升高,摩擦压降变小;压降随着干度的变化在某个干度存在极值。     

基于CFD DEM微细带肋内冷通道中颗粒沉积特性比较研究

航空发动机全天候全域长航时运行时,颗粒随着二次流空气系统进入到涡轮叶片内部,沉积堵塞在涡轮叶片内冷通道中,严重影响了涡轮叶片的冷却性能。本文采用计算流体力学和离散单元法(CFD-DEM)相结合的方法研究了涡轮叶片带肋细小矩形内冷通道中微尘颗粒的流动和沉积特性。所研究的内冷通道肋片周期性布置在通道的一侧,肋片阻塞比和肋间距比分别为0.024和10,考虑了平行直肋、45°斜肋和45°V肋3种肋结构,详细分析了雷诺数、颗粒斯托克斯数、入口颗粒体积分数和肋片的类型对颗粒流动和沉积特性的影响规律。结果表明：颗粒沉积主要发生在第1根肋片的前缘处;颗粒的沉积质量均随着雷诺数、斯托克斯数和颗粒体积分数增加而减小;在所有的肋片类型中,直肋布置时颗粒沉积现象最明显,其次是V肋,斜肋拥有最小的颗粒沉积质量。     

微细通道内蒸汽直接接触凝结汽液界面演变特征的实验研究

为探究微细尺度条件下蒸汽直接接触凝结汽液界面瞬时特征及演变行为,开展了圆形截面T型微细通道内蒸汽直接接触凝结的可视化实验研究。利用高速摄像系统获取了饱和蒸汽体积流量630μL/min、过冷水温度60℃及过冷水体积流量12 650μl/min工况下直接接触凝结过程的瞬时图像信息。研究发现,汽液界面演变历程不能简单的用一种凝结流型进行表述,其过程中包含了柱状、环状和间歇凝结流型的特征。蒸汽自支管入射至主管后其长度经历了相对较长时间(108.2 ms)的振荡增长,而消失过程则相对短暂(16.2 ms)。此外,水平主管内的蒸汽柱先后发生了脱离和断裂现象,且其与支管正下方的蒸汽泡和的凝结机理有所不同。     

带定位格架的5×5棒束通道内过冷沸腾流动传热数值研究

基于流体体积函数(VOF)两相流模型,通过在控制方程中加入适当的质量源项和能量源项,建立了过冷沸腾模型,利用该模型对5×5定位格架棒束通道内的过冷沸腾现象进行数值模拟,研究了有无过冷沸腾现象2种工况下的传热特性以及入口速度、入口过冷度等因素对燃料组件内传热特性的影响。结果表明:有过冷沸腾现象时流体的传热效果优于无过冷沸腾现象,在有过冷沸腾现象时,总体上通道内传热系数与入口速度呈正相关,与入口过冷度呈负相关;在局部区域,相变传热占据主导因素,过冷沸腾程度越强,流体的传热效果越好。     

泡沫金属-PCM-液冷复合方式下动力电池散热分析

电池是电动汽车的核心动力元件,而电池的热管理系统是动力电池发挥最佳工作性能的重要保障,在保证最佳工作性能的同时提升汽车安全性能、电池寿命及能源利用效率。基于21700NCA圆柱型三元锂离子电池,建立以泡沫铝为支撑骨架的电池组系统,在骨架和电池之间的孔隙注入相变材料（PCM）以提高结构内部温度均匀性,在电池底部添加液冷板来强化冷却效果,利用计算流体力学（CFD）仿真技术分析单体电池的耦合散热效果。结果表明,与单一冷却模式相比,使用泡沫金属与相变材料、液体冷却的耦合散热系统,可以达到更加良好的散热效果;对于相变材料,在一定密度范围内,密度越大,对电池系统的冷却效果越好,混合比主要影响相变材料的凝固融化速率。     

多孔泡沫金属散热模型数值模拟与分析

多孔泡沫金属在紧凑型换热器领域具有广阔的应用前景。本文对具有随机结构的多孔介质中的流动和传热进行了耦合分析。采用有限元法研究了不同孔隙率(30%、50%、70%和90%)泡沫多孔材料的传热特性和阻力特性。利用 作为性能评价指标,即h越大,Δp越小,换热性能越好。通过改变孔隙度和入口流速从而分析整体的换热性能。结果表明,对于换热特性,泡沫金属的对流换热在高度方向上存在明显的温度梯度,边界层沿流动方向可以很好地发展,在高流速下具有更好地换热能力。随着孔隙率的增大,流体扰动变少从而局部速度将会减小,因此换热量也会降低。对于阻力特性,随着孔隙率的减小,内部压力显著增大,压力损失也显著变大。孔隙率为70%时,多孔泡沫金属具有更高的均匀性,同时通过实验验证了模型具有一定的有效性。     

动力锂电池组非稳态射流强化换热数值模拟

为动力锂电池组设计了通风冷却系统,在控制总通风量的前提下,研究了非稳态射流对动力锂电池组的冷却效果,针对26650型锂电池组射流冲击方案进行数值模拟分析,揭示非稳态射流送风周期、送风变化量对电池组温升和温度均匀性的影响。研究结果表明:冲击射流的非稳态特性改善了电池组温度场的均匀性,对电池组总温升影响不明显。     

膨胀石墨/石蜡复合材料的制备及其在动力电池热管理系统中的散热特性

本文将石蜡与膨胀石墨进行复合,并经过压制工艺做成板状膨胀石墨/石蜡（简称EG/PCM）复合材料,以解决石蜡导热性能差以及相变后变成液体流动的问题。用导热分析仪和差示扫描量热仪分别测试了EG/PCM复合材料的导热性能和潜热,并用扫描电镜表征了其微观结构。将EG/PCM复合材料应用于动力电池热管理系统,对单体电池和电池模块分别利用空气冷却和EG/PCM冷却后在1.0 C和1.5 C放电倍率下进行放电,并用温度巡检仪记录电池放电过程的温度情况,对比两种散热方式对动力电池的散热效果。     

Analysis of Heat Dissipation Performance between a Horizontal and Longitudinal Battery Pack Based on Forced Air Cooling

A battery pack is the main energy storage element, and directly affects the performance of an electric vehicle. Battery thermal management system research and its development for a modern electric vehicle is required. This paper selects the forced air cooling of battery pack as the research object, and uses simulation methods to research the heat dissipation performance with different structures of battery packs. The results indicate that according to the four types of transient state conditions, the rising temperature of both battery packs are significantly higher than the temperature difference, the maximum temperature rise and temperature difference of a horizontal battery pack are lower than a longitudinal battery pack. When an electric vehicle begins to decrease speed, the curves of temperature rising and temperature difference increase. This shows the internal heat is continuously rising, so even in a electric vehicle beginning to decrease speed, the fan must work. The reference basis for choosing battery pack type and an analysis of heat flow field characteristics, including fan run‐time control, are offered.     

热镀锌锌锅中的流动与传热数值研究

在带钢连续热镀锌生产中,锌液在锌锅内的流动及温度分布情况对于镀层质量有着重要的意义。以某热镀锌锌锅为研究对象,通过实验获得的锌锅边界传热情况,推算得到锌锅计算的边界条件。使用CFX商业软件对锌锅内的流场及温度场进行模拟,并比较研究了带钢的宽度与运行速度对锌液流动的影响。结果表明,模拟与实验测量数据良好吻合,证明了计算方法的正确性。不同带宽的锌锅流场具有相似性,而带钢速度的不同将对锌锅流场产生较大的影响。带速的上升一方面使得锌锅温度的不均匀程度降低,另一方面则增加了底渣卷起而附着在带钢上的可能性。     

多股流板翅式换热器温度交叉的数值分析

以平行多股流板翅式换热器为研究对象,给出了考虑翅片旁通作用的多股流板翅式换热器流体和翅片的能量方程。在改变多股流板翅式换热器各通道的流体参数、流动方式及换热器的结构参数等情况下,对能量方程进行数值求解,获得了各通道的流体温度分布情况及相邻通道的流体温度差,并分析了流体参数、流动方式和结构参数的变化对相邻通道流体温度交叉的影响。     

纯低温余热发电系统的优化分析

通过建立纯低温余热发电系统的热力学模型,计算分析了过热蒸汽压力、进口烟气温度和节点温差等因素对纯低温余热发电系统发电性能的影响.结果表明:在设计纯低温余热发电系统时,存在一优化过热蒸汽压力,使得纯低温余热发电系统的单位烟气发电功率最大;随着进口烟气温度的升高,系统单位烟气发电功率增大,对应的优化过热蒸汽压力升高;而随着节点温差的增大,系统单位烟气发电功率减小,对应的优化过热蒸汽压力降低.