基于Fluent仿真的风冷PACK结构优化方法和系统与流程

本发明属于储能电池，具体涉及一种基于fluent仿真的风冷pack结构优化方法和系统。

背景技术：

1、随着工商业储能产品的快速发展与更新迭代，电池与系统的温升范围对产品的后续发展与升级有着重要影响，当前诸多热管理方案被应用于储能行业之中。

2、目前市场上现有的储能产品中，电池的热管理方案主要分为风冷和液冷两种方式，风冷方案大多运用于电量较小的pack中，散热经济性较好，液冷方案则多数应用于大电量pack，换热效率较高，效果较好。相较于液冷散热，风冷散热的散热能力较为有限，因此在风冷散热的方案中，风道结构与抽吸风方式的设计就显得尤为重要，简化结构的同时还需保证电芯的均温性与系统整体的温升。

3、在设计加工周期长、实验成本高的情况下，利用有限元分析方法可进行预测分析整体趋势，指导设计思路，提高设计效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种fluent仿真的风冷pack结构优化方法和系统，以解决现有技术中风冷pack设计加工周期长、实验成本高的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、获取预设风冷pack的三维模型；

4、对三维模型进行模型简化及流体域抽取后得到简化三维模型，对简化三维模型进行网格划分得到网格文件；

5、将划分的网格文件导入fluent进行前处理得到仿真模型，根据实际部件工况参数计算仿真模型的温升及空气流速；

6、判断温升及空气流速是否满足散热需求，若不满足，则基于满足散热需求的温升及空气流速优化风冷pack的三维模型。

7、优选地，所述将划分的网格文件导入fluent进行前处理的步骤，包括：

8、对划分的网格文件进行参数赋值得到仿真模型；其中，具体赋值的所述参数包括：密度、比热容、导热系数和粘度。

9、优选地，根据实际部件工况参数计算温升及空气流速，具体包括：

10、s301：根据实际部件内电芯的生热方程与空气流速确定仿真模型计算所采用的能量模型与湍流模型；并根据实际部件内的电芯与风机的实际物性参数，设定相关边界条件；

11、s302：根据能量模型、湍流模型及相关边界条件，采用fluent计算得到仿真模型的温升及空气流速。

12、优选地，所述判断温升及空气流速是否满足散热需求的步骤，包括：

13、所述根据实际部件工况参数计算仿真模型的温升及空气流速通过fluent传输至cfd-post，并生成温度分布云图、速度矢量图和流体流向图；

14、基于图中的温度变化和速度大小，确定仿真模型的温升及空气流速是否满足散热需求。

15、优选地，所述判断温升及空气流速是否满足散热需求，若满足，则：

16、根据风冷pack的三维模型制造风冷pack，并进行热测试实验；

17、将热测试实验的实验结果与仿真模型的仿真数据进行对比；

18、若不一致，则优化仿真模型的仿真参数；

19、若不一致，则优化仿真模型的仿真参数，提供数据支撑。

20、优选地，所述基于满足散热需求的温升及空气流速优化风冷pack的三维模型具体包括：

21、s401：基于仿真模型的模型参数优化电芯及器件尺寸，得到新的风冷pack的三维模型；

22、s402：对三维模型进行模型简化及流体域抽取后得到简化三维模型，对简化三维模型进行网格划分得到网格文件；

23、s403：将划分的网格文件导入fluent进行前处理得到新的仿真模型。

24、优选地，所述三维模型导入ansys space claim中，进行模型简化和流体域的抽取。

25、优选地，采用fluent meshing对模型a进行网格划分。

26、一种基于fluent仿真的风冷pack结构优化系统，包括：

27、获取单元，用于获取预设风冷pack的三维模型；

28、预处理单元，对三维模型进行模型简化及流体域抽取后得到简化三维模型，对简化三维模型进行网格划分得到网格文件；

29、计算单元，将划分的网格文件导入fluent进行前处理得到仿真模型，根据实际部件工况参数计算仿真模型的温升及空气流速；

30、判断单元，判断温升及空气流速是否满足散热需求，若不满足，则基于满足散热需求的温升及空气流速优化风冷pack的三维模型。

31、优选地，所述将划分的网格文件导入fluent进行前处理的步骤，包括：

32、对划分的网格文件进行参数赋值得到仿真模型；其中，具体赋值的所述参数包括：密度、比热容、导热系数和粘度。

33、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

34、一种fluent仿真的风冷pack结构优化方法，首先根据电芯及各器件尺寸，设计风冷pack方案，建立风冷pack的三维模型，通过fluent进行仿真特定结构下风冷pack的冷却散热效果。若散热效果满足需求即可进行实验热测试，若不满足，则根据仿真数据提出新的结构设计方案，通过此方法能够在一定程度上缩减风冷pack的设计时间周期，减少设计成本，提高了风冷pack冷却结构的优化效率。

35、进一步地，结合实验数据对仿真结果进行验证，提供较为精准的数据参数，为后续的仿真设计流程奠定基础。

技术特征：

1.一种基于fluent仿真的风冷pack结构优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于fluent仿真的风冷pack结构优化方法，其特征在于，所述将划分的网格文件导入fluent进行前处理的步骤，包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于fluent仿真的风冷pack结构优化方法，其特征在于，根据实际部件工况参数计算温升及空气流速，具体包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于fluent仿真的风冷pack结构优化方法，其特征在于，所述判断温升及空气流速是否满足散热需求的步骤，包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于fluent仿真的风冷pack结构优化方法，其特征在于，所述判断温升及空气流速是否满足散热需求，若满足，则：

6.根据权利要求1所述的一种基于fluent仿真的风冷pack结构优化方法，其特征在于，所述基于满足散热需求的温升及空气流速优化风冷pack的三维模型具体包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于fluent仿真的风冷pack结构优化方法，其特征在于，所述三维模型导入ansys space claim中，进行模型简化和流体域的抽取。

8.根据权利要求1所述的一种基于fluent仿真的风冷pack结构优化方法，其特征在于，采用fluent meshing对简化三维模型进行网格划分。

9.一种基于fluent仿真的风冷pack结构优化系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的一种基于fluent仿真的风冷pack结构优化系统，其特征在于，所述计算单元中的将划分的网格文件导入fluent进行前处理的步骤，包括：

技术总结本申请公开了一种基于Fluent仿真的风冷PACK结构优化方法和系统，属于储能电池技术领域，首先根据电芯及各器件尺寸，设计风冷PACK方案，建立风冷PACK的三维模型，通过Fluent进行仿真特定结构下风冷PACK的冷却散热效果。若散热效果满足需求即可进行实验热测试，若不满足，则根据仿真数据提出新的结构设计方案，通过此方法能够在一定程度上缩减风冷PACK的设计时间周期，减少设计成本，提高了风冷PACK冷却结构的优化效率。技术研发人员：刘家良,李恩虎,侯宁,王栋,孔克考,周栋豪受保护的技术使用者：绿能慧充数字技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4