在電池系統的研發過程中，傳統的試驗測試方法由于花費昂貴、周期長等特點不符合當前快速迭代設計的節奏，高效的電池仿真設計逐漸被廣泛采用。對仿真而言，模型的前處理環節，也即幾何前處理及網格生成一直占非常大的比重，在以往統計的數據中，前處理甚至會占到60-80%的時間，如何壓縮這部分時間對于提高整體設計效率極為關鍵。Ansys在最近發布的幾個軟件版本中，Fluent Meshing在壓縮網格劃分時間上帶來了突破性的技術革新，在保證網格質量的同時，大幅度降低了Fluent Meshing的學習門檻并且極大程度上減少了網格劃分時間。

從Ansys 2019 R1開始，Fluent Meshing引入了一種全新的交互式環境，也即基于流程的工作模式，包括：干凈幾何網格流程（watertight mesh: 簡稱WTM）和容錯幾何網格流程（fault-tolerant mesh: 簡稱FTM）。在這兩種流程中，用戶只需按照流程節點中提示的信息進行非常少量的輸入，就可以快速生成高質量的計算網格，同時也可以將最佳網格劃分流程進行固化和復用，進一步提升了效率。

WTM流程（左）和FTM流程（右）

而在最新發布的Ansys 2020 R2版本中，Fluent Meshing根據常見電池包的結構特點，專門制作了電池包網格劃分的最佳實踐流程。主要思路如下：按照電池結構特點，分為可復制最小單元和不可復制單元，分別進行面網格生成，并將可復制單元面網格進行陣列，然后將整體面網格進行合并，隨后生成體網格。由于大多數電池包模型比較規整，涉及到復雜模型曲面較少，因此推薦使用干凈幾何網格流程（WTM）來進行。

在WTM中根據電池特點進行網格劃分流程

除上述特征外，Fluent Meshing相較傳統的網格劃分工具和方法還有以下兩個明顯優勢：

1. 獨特的Mosaic網格。在計算域核心位置使用六面體網格，保證質量并減少網格數量，在邊界層和貼體位置使用多面體網格，保證貼體性。

Fluent Meshing獨有的Mosaic網格

2. 極高的并行效率。Fluent Meshing有類似線性的并行擴展效率，在所有商業軟件中為最高水平。同時，高并行效率使得網格生成時間大幅度減少，以正常模型為例，Fluent Meshing可以達到一分鐘生成一百萬網格的速度。

Fluent Meshing擁有極高的并行擴展效率

WTM干凈幾何流程對幾何模型有一定要求，需要在進行網格劃分之前盡可能的使得模型“干凈”，不存在諸如影響模型拓撲結構的缺失面、干涉等特征，也盡可能減少諸如重復線、斷線、斷面等可能導致網格過度加密的特征，同時也盡可能去掉諸如螺栓孔、倒圓、倒角等對CFD結構影響不大的非CAE特征。關于如何處理上述所說的非CAE幾何特征，還可使用Ansys SpaceClaim (SCDM) 這款定位于從CAD到CAE的幾何前處理軟件，它內置了諸如抽取流體域、一鍵修復幾何、批量去除特征、共享拓撲、參數化建模等諸多功能。

使用SCDM對電池冷卻水流道一鍵生成流體域

基于上述介紹，在Fluent Meshing WTM流程中進行電池網格劃分有兩個思路：

方法一，將所有幾何模型在WTM按照流程一次性生成體網格；

方法二，將電池結構中可復制單元和不可復制單元分別生成面網格，然后在WTM中通過陣列及面網格合并生成整體面網格，最后生成體網格。

接下來我們將分別就兩種思路進行詳細的視頻展示。

Ansys Fluent Meshing WTM Battery Meshing Demo

NEW Demo Contest Battery Navid

中航鋰電（CALB）使用Fluent Meshing對其鋰電池模組及Pack模型進行網格劃分，相對傳統的網格方法，使用WTM流程可極大程度減少網格劃分的工作量及時間，同時得到了低數量高質量的計算網格，這給其進行設計迭代帶來更多空間，提升了工作效率。

中航鋰電電池模組模型

使用Fluent Meshing得到的模組整體網格共1641萬網格

中航鋰電隨后使用Fluent Battery Model對其進行了電化學仿真，并將仿真結果與試驗結果進行了對比，由下圖可知，仿真結果與試驗結果無論定性趨勢還是定量數值均吻合較好，在整個仿真過程中實現了誤差在±2℃的精度，展示了Fluent對客戶產品設計強大的指導能力。

仿真與試驗結果對比在±2℃

綜上所述，基于便捷、高效的幾何前處理工具Ansys SCDM和全新包含多面體網格劃分功能的集成式網格劃分工具Ansys Fluent Meshing，仿真工程師可高效完成復雜電池模型的幾何前處理工作并快速生成高質量網格，大大提升電池仿真分析的效率！