Fluent｜电池包热失控仿真

本文演示在Fluent中模拟电场包内部短路热失控的仿真基本流程。

1 导入网格

• 以3D、Double Precision方式启动Fluent
• 利用菜单File → Read → Mesh...读取网格文件bp18650.msh.gz

计算模型及网格如下图所示。

2 General设置

• 采用瞬态计算

3 Models设置

• 开启能量方程

• 右键选择Battery Model，点击菜单Edit...打开模型设置对话框

• 如下图所示在Model Options选项卡进行参数设置
• 激活模型NGTK Empirical Model
• 指定Nominal Cell Capacity为2.4 ah
• 指定C-Rate为1

• 进入Conductive Zones选项卡，如下图所示选择相应区域

• 进入Electric Contacts选项卡，如下图所示选择电池的总正负极边界面

• 进入Advanced Options，如下图所示激活选项Thermal Abuse Model，并选择选项Four-Equation Kinetics Model，其他参数保持默认

4 Materials设置

• 创建材料active-mat，参数如下图所示

• 创建材料passive-mat，参数如下图所示

5 设置计算区域

• 指定cell1的材料介质为active-mat

• 将cell1的参数拷贝到其他几个cell区域，如下图所示

• 指定busbar1a的材料介质为passive-mat

• 将busbar1a的参数拷贝到其他区域，如下图所示

6 边界条件设置

• 设置边界wall为对流换热条件，并如下图所示设置参数

• 将wall边界参数拷贝到其他壁面边界，如下图所示

7 Methods设置

• 采用默认参数

8 Controls设置

• 取消选择Flow与Turbulence，如下图所示

9 初始化

• 进行初始化

10 设置监测

• 监测电池区域的平均温度

• 监测电池区域参数Csei

• 监测电池区域参数Cne

• 监测电池区域参数Ce

11 取消残差监测

• 如下图所示，取消残差监测

12 设置短路区

短路区域通过patch一个较小的电阻来实现。

• 创建Region，采用下图所示参数

• patch区域的Battery Short Resistance为5e-8 ，如下图所示

13 进行计算

• 采用下图所示的参数进行计算

计算到530 s时提示已达到停止条件，表示此时电池已经热失控。

14 计算结果

• 温度变化情况

• 温度监测

• abuse-csei变化

• abuse-cne变化

• abuse-ce变化

• 失控时刻的热源分布

• 失控时刻的Cne分布

• 失控时刻的温度分布

 

案例相关文件链接：https://pan.baidu.com/s/1_6StKsLi8Skks7Dnaay4dA?pwd=f6dk提取码：f6dk

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（完毕）