ansys電池仿真設(shè)計的案例
電池設(shè)計 | 如何利用仿真提高電動汽車電池工藝制造效率
Ansys為電池制造商提供數(shù)字孿生驅(qū)動的分析解決方案，以提高整個工藝過程的敏感度，其中包括交付虛擬傳感器數(shù)據(jù)，為客戶提供關(guān)于流程、產(chǎn)品質(zhì)量以及可能在流程中任何時間點發(fā)生故障的洞察信息。在這種情況下，捕獲了數(shù)字孿生關(guān)鍵特性的降階模型（ROM）將被用于生成數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)可饋送至分析引擎中，以進行預(yù)測性維護。
Mandloi表示：“我們目前正在探索各種方法來連接基于仿真的數(shù)字孿生，并開展整個敏感性分析流程，因為分析引擎的訓練需要大量時間，而且需要海量數(shù)據(jù)。如果只是等待自然地獲得這些數(shù)據(jù)，則可能需要1-2年的時間才能讓引擎真正能夠做出預(yù)測。那么如何加速該流程呢？一種快速方法是利用仿真中的大量數(shù)據(jù)豐富該引擎，您在仿真中已經(jīng)嘗試了多種實驗設(shè)計（DOE）變化，可以將所有這些數(shù)據(jù)饋送回該引擎。”
利用Ansys技術(shù)實現(xiàn)更高的效率
我們已經(jīng)探討了仿真驅(qū)動的全面數(shù)字工程戰(zhàn)略對于電動汽車電池工藝制造的優(yōu)勢。工程師每天都在結(jié)合使用Ansys仿真來獲得寶貴的洞察信息，優(yōu)化電池設(shè)計，并確定合適的設(shè)備和工作流程，從而實現(xiàn)可擴展性、高質(zhì)量和可持續(xù)性。
展開 設(shè)計仿真 | 利用 Cradle CFD 設(shè)計最佳液冷電池組
設(shè)計最佳
液冷電池組
Cradle CFD
總部位于班加羅爾的 Sienna ECAD 公司成立于1997 年，是該國十分先進的印刷電路板（PCB）分析/設(shè)計工程公司之一。作為阿瓦隆集團旗下的一家公司，Sienna ECAD 還從事印刷電路板設(shè)計工程、系統(tǒng)集成以及塑料、變壓器、磁性元件、電纜和線束的功能測試。
研究小組需要研究液冷電池的功能，以優(yōu)化冷卻效果。冷卻通道中的流量失衡會造成流動不均勻，從而導致冷卻不均勻，這會導致冷卻套中的傳熱不均勻。此外，考慮到冷卻劑特性對流動機制和傳熱效果的影響，研究小組還熱衷于研究不同冷卻劑對冷卻套中的流動和熱混合的影響。
研究小組決定對雙層電池組的冷卻水套出入口進行逆流和平流兩種不同配置的研究，除此之外他們還研究了冷卻回路中冷卻劑的流速。
01
設(shè)計最佳冷液電池
使用 Cradle ScFLOW，我們團隊成功確定了符合電池組仿真速度、準確性和詳細程度要求的正確數(shù)學模型。并且我們能夠設(shè)計出具有最佳的冷卻劑、最優(yōu)流量配置和最佳流速的最佳電池組。
-Savita R Ganjigatti,
工程副總裁, Sienna Ecad Technologies, An Avalon group company
Sienna ECAD 團隊使用 Cradle CFD 軟件的最新電池冷卻數(shù)學模型，對兩種不同的水套配置進行了模擬，以便在最短時間內(nèi)得出最準確的結(jié)果。研究小組比較了兩種不同冷卻劑的冷卻性能。第一種冷卻劑是乙二醇和水的混合物，第二種冷卻劑僅為水。
展開 設(shè)計仿真 | 直播預(yù)告-電池熱失控仿真與電力電子散熱仿真解決方案
隨著移動和運輸系統(tǒng)的電氣化程度不斷提高，電池設(shè)計和熱管理日益成為原始設(shè)備制造商和系統(tǒng)供應(yīng)商高度優(yōu)先考慮的領(lǐng)域，希望在其產(chǎn)品中提供一流的安全性。而電池的生熱和熱失控熱性是影響電動汽車使用和安全性的重要條件。
為了保證鋰電池的最佳性能、安全性和使用壽命，鋰電池必須在特定的溫度范圍內(nèi)工作。因此，電池系統(tǒng)的熱管理至關(guān)重要。此外，在模擬中對實際電池單元進行真實物理建模的成本非常高。針對新能源電池行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，海克斯康工業(yè)軟件旗下Cradle CFD軟件可以進行高效的熱失控仿真分析，解決電池中的熱失控的仿真難題。
本次直播將帶來海克斯康電池熱失控仿真解決方案，包含熱失控仿真流程、新能源電控系統(tǒng)解決方案、新能源電控系統(tǒng)的優(yōu)化方法以及儲能系統(tǒng)熱仿真解決方案，歡迎報名預(yù)約！
展開 設(shè)計仿真 | 基于Digimat的電化學模擬解決方案加速新電池設(shè)計
工作流程
電池材料屬性可以由Digimat的通用材料屬性庫提供，也可以使用海克斯康的材料數(shù)據(jù)庫平臺MaterialCenter或材料數(shù)據(jù)管理軟件Materials Connect進行擴展。電池微觀結(jié)構(gòu)可以使用VGSTUDIO MAX從CT掃描分析結(jié)果中導入，也可以直接在Digimat中創(chuàng)建。
圖1. 電池微觀結(jié)構(gòu)：CT掃描建模（左圖）和Digimat建模（右圖）
在獲得電池微觀結(jié)構(gòu)模型及性能后，電池設(shè)計團隊可以應(yīng)用此模型來進一步研究電池結(jié)構(gòu)的機械性能。宏觀尺度的材料行為可以使用代表性體積元素（RVE）進行評估，通過將簡化的Digimat材料模型嵌入相關(guān)的力學分析軟件中，擴展了模型對單元進行結(jié)構(gòu)分析的能力。通過這種方式，機械工程師可以評估圓柱卷繞式封裝電池的機械性能，以基于準確的材料特性優(yōu)化電池的機械設(shè)計和安全性。
圖2.電池性能分析工作流程
總 結(jié)
由于材料與電化學設(shè)計、機械設(shè)計和制造工藝之間的復(fù)雜權(quán)衡關(guān)系，電池的設(shè)計和開發(fā)面臨著重大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)研究方法只能依賴于嘗試不同的設(shè)計方案，需要花費大量的時間和實驗成本。海克斯康聯(lián)合弗勞恩霍夫應(yīng)用研究院（Fraunhofer ITWM），構(gòu)建電池結(jié)構(gòu)仿真分析的新解決方案，能夠模擬常見鋰離子電池、鋅電池和鈉電池的組成微觀結(jié)構(gòu)、電解質(zhì)、隔膜、活性材料、粘合劑和集電器的電化學性能，幫助用戶在電池設(shè)計過程中更好的理解其中的多物理場相互作用，從而更快地推動新電池的創(chuàng)新。
展開 
新能源電池產(chǎn)業(yè)熱點聚焦：PLM產(chǎn)品開發(fā)、電池碳管理及設(shè)計仿真一體化介紹【內(nèi)含主題研討會】
電池仿真一體化
隨著電池技術(shù)應(yīng)用場景的拓展和新能源產(chǎn)品的普及，電池行業(yè)的發(fā)展及其消費市場均對新產(chǎn)品的開發(fā)、新技術(shù)的引入提出了更高的要求，廣泛地應(yīng)用建模仿真技術(shù)加速研發(fā)迭代已成為行業(yè)共識，也涌現(xiàn)出豐富的解決方案；然而，由于電池產(chǎn)品自身屬性及開發(fā)流程的復(fù)雜性，如何將設(shè)計與仿真高度融合并且指導產(chǎn)品正向研發(fā)仍然是業(yè)界關(guān)注的核心領(lǐng)域。
研討會議題一覽
Part 1：新電池產(chǎn)業(yè)鏈PLM產(chǎn)品開發(fā)及碳管理
在新電池產(chǎn)業(yè)向前擴展礦山、材料管理；向后延伸梯次回收、ESG碳管理等的進程中，如何從全產(chǎn)業(yè)鏈整合的角度對產(chǎn)品資源連續(xù)、流程連續(xù)、項目、需求、產(chǎn)品線、BOM、文檔等，進行高效敏捷的管理和賦能。
在全球碳積分、歐洲電池護照、中國2030碳達峰、2060碳中和的大趨勢下，通過有效的LCA碳評估手段，從新電池全產(chǎn)業(yè)鏈的角度對公司碳排目標、產(chǎn)品規(guī)劃、制造運營、企業(yè)管理等進行全面的碳排設(shè)計和規(guī)劃。
Part 2：電池設(shè)計仿真一體化
如何基于工程實踐，高度集成設(shè)計、建模、多學科跨尺度仿真技術(shù)、研發(fā)管理、數(shù)據(jù)科學等核心工程能力？
如何打破電池產(chǎn)品設(shè)計與仿真流程間的壁壘，簡化研發(fā)流程數(shù)據(jù)管理？
如何引入前沿AI技術(shù)，賦能企業(yè)加速轉(zhuǎn)型、正向研發(fā)，實現(xiàn)可持續(xù)創(chuàng)新？
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技術(shù)鄰簡介:
技術(shù)鄰專注于工科技術(shù)社區(qū)，從最早的CAE技術(shù)社區(qū)（中國CAE聯(lián)盟）發(fā)展而來，在CAE領(lǐng)域有20年的教學和咨詢服務(wù)經(jīng)驗。
仿真服務(wù)，掃碼添加技術(shù)鄰客服詳細咨詢~
更多電池仿真資料，點贊、分享、在看免費領(lǐng)取，等你來戳~
（??掃描二維碼回復(fù)JD15了解更多??）
往期推薦
工信部CAE應(yīng)用工程師認證!工科生迅速提升職場競爭力，打破職業(yè)瓶頸！
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys在動力電池設(shè)計中的技術(shù)進展及應(yīng)用
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Ansys擁有目前市場上關(guān)于鋰電池和燃料電池最完善也最被廣泛采用的解決方案。針對鋰電池，Ansys FLUENT提供了MSMD模塊和詳細3D電化學模型，可完成從電極-電芯-模組-PACK不同級別的電熱耦合、熱失控等仿真，并且和Twin Builder一起實現(xiàn)BMS系統(tǒng)級仿真；針對燃料電池，F(xiàn)LUENT提供了PEMFC和SOFC兩類燃料電池仿真模塊，可完成電池單體或PACK級的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)仿真。通過此次Webinar, 您將能了解完整的Ansys電池解決方案、電熱耦合仿真方法以及國內(nèi)外相關(guān)客戶具體實施案例。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容，供大家回看學習。
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立即提交作品參加Ansys“仿真的藝術(shù)”圖片作品大賽
為紀念公司成立50周年，Ansys于近期推出全新“仿真的藝術(shù)”圖片作品大賽，讓您有機會充分發(fā)揮自身超強的建模能力，開展巧奪天工的設(shè)計，并展示您精彩的作品。歡迎提交采用Ansys仿真解決方案制作的設(shè)計作品，可選擇的參賽仿真設(shè)計主題有16類，涵蓋主要物理領(lǐng)域和新興技術(shù)。
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展開 太陽能電池數(shù)值仿真設(shè)計
太陽能電池數(shù)值仿真設(shè)計
本文轉(zhuǎn)自網(wǎng)絡(luò)，旨在分享知識，若侵即刪
基于達索平臺BIOVIA、Abaqus模塊實操講解，新電池產(chǎn)業(yè)鏈PLM產(chǎn)品開發(fā)及碳管理&電池仿真設(shè)計一體化【10月15直播】
Part 2：電池設(shè)計仿真一體化
隨著電池技術(shù)應(yīng)用場景的拓展和新能源產(chǎn)品的普及，電池行業(yè)的發(fā)展及其消費市場均對新產(chǎn)品的開發(fā)、新技術(shù)的引入提出了更高的要求，廣泛地應(yīng)用建模仿真技術(shù)加速研發(fā)迭代已成為行業(yè)共識，也涌現(xiàn)出豐富的解決方案；然而，由于電池產(chǎn)品自身屬性及開發(fā)流程的復(fù)雜性，如何將設(shè)計與仿真高度融合并且指導產(chǎn)品正向研發(fā)仍然是業(yè)界關(guān)注的核心領(lǐng)域。
如何基于工程實踐，高度集成設(shè)計、建模、多學科跨尺度仿真技術(shù)、研發(fā)管理、數(shù)據(jù)科學等核心工程能力？
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講師介紹
彭剛?cè)? 達索系統(tǒng)大中華區(qū)汽車和電池新能源行業(yè)咨詢顧問，多年電池領(lǐng)域工程經(jīng)驗，從事負責電池產(chǎn)品開發(fā)、建模仿真、新技術(shù)預(yù)研等工作。對于汽車行業(yè)、電池及新能源行業(yè)的解決方案、產(chǎn)品管理、研發(fā)CAD/CAE等，有較深入的研究和實踐。
達索系統(tǒng)憑借動力電池和新能源方面的專業(yè)知識及強大虛擬孿生技術(shù)，耕耘新能源行業(yè)，在電池技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用解決方案的數(shù)字化提供諸多方案，賦能多樣化的能源應(yīng)用場景。
更多精彩，直播將啟，誠待君至
10月15日，掃描海報預(yù)約！
END
技術(shù)鄰簡介:
技術(shù)鄰專注于工科技術(shù)社區(qū)，從最早的CAE技術(shù)社區(qū)（中國CAE聯(lián)盟）發(fā)展而來，在CAE領(lǐng)域有20年的教學和咨詢服務(wù)經(jīng)驗。
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展開 Ansys 2023直播合集！Fluent、LS-DYNA、電池熱、噪聲、電子設(shè)計...
本次系列直播將帶大家了解Ansys在Fluent、LS-DYNA、電池熱、噪聲、電子設(shè)計、光學...等方面的創(chuàng)新技術(shù)及應(yīng)用案例，由多位原廠專家講解，相關(guān)行業(yè)的工程設(shè)計師們都可以來觀看學習哦~
點擊直播名稱，即可查看更多詳情介紹
時間
直播名稱
直播狀態(tài)
6月2日
Ansys Twin Builder 2023 R1新功能介紹
已結(jié)束
6月7日
基于分布式計算的新一代高性能門級功耗分析工具PowerArtist-SC介紹
未開始
6月8日
Ansys Discovery 2023 R1新功能介紹
未開始
6月13日
Ansys Fluent GPU求解器2023 R1 新功能與案例
未開始
6月15日
Ansys Fluent電池熱失控仿真實例與驗證
未開始
6月20日
RedHawk-SC SigmaDvD：突破性高局部噪聲覆蓋率的全新算法
未開始
6月27日
Ansys Camera鏈路一站式設(shè)計與仿真
未開始
6月29日
Ansys Speos 在鏡頭雜散光分析中的解決方案
未開始
7月4日
Ansys Speos Texture Mapping功能介紹及使用技巧
未開始
7月6日
Ansys Speos在HUD仿真中的解決方案
未開始
7月18日
LS-DYNA電池結(jié)構(gòu)高級技術(shù)分析
未開始
7月20日
Ansys 多物理場解決方案在電源管理芯片的應(yīng)用
未開始
7月25日
Ansys Zemax 生物醫(yī)療應(yīng)用解決方案
未開始
7月27日
采用 Ansys 設(shè)計優(yōu)化光子集成器件與電路
未開始
11月7日
Ansys Zemax 和 Speos 在HUD
展開 電池熱管理系統(tǒng)散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計和仿真
為了更加有效地控制電動汽車電池的工作溫度，研究了一種鋁板/相變材料/液冷電池熱管理系統(tǒng)散熱結(jié)構(gòu)，采用CFD 軟件模擬仿真。研究了鋁板厚度、水管數(shù)量、質(zhì)量流量、導熱系數(shù)、相變溫度和進水溫度等因素對電池散熱的影響。通過對電池溫度場的模擬仿真，合理控制因素之間的相互影響，將參數(shù)取值進行優(yōu)化，使電池的最高溫度和最大溫差能夠控制在44．19 ℃和3．18℃，此溫度能夠很好地滿足電池的工作溫度，表明鋁板/相變材料/液冷相結(jié)合的新型散熱結(jié)構(gòu)能夠較好地控制電池的溫度均勻性和有效性。
1 建立模型
電池的整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。鋁板緊貼電池體，均勻插入圓形水管的相變材料貼在鋁板之后，并且選用導熱系數(shù)高、密度小的鋁來作為水管材料。可以看出，模型具有對稱性，為了縮短模擬仿真時間，本文僅僅仿真了模型的1 /4 部分。幾何尺寸和物理參數(shù)參考了研究較為成熟的電池單體，如表1 所示。為了研究濫用條件時電池的性能，電池以放電倍率5C 進行放電，因此仿真時間為720 s，并且根據(jù)現(xiàn)有學者研究成果，此放電倍率下的電池發(fā)熱功率約為200 kW/m2。為了便于研究，本文設(shè)定冷卻水是不可壓縮的層流，并且由于輻射換熱部分的熱量相對較小，因此不考慮輻射換熱。由于相變材料的性質(zhì)比較穩(wěn)定，忽略相變材料在融化和凝固時的各種變化。本文利用仿真軟件ANSYS FLUENT16．0 進行模擬。
通常情況下，考慮電池處于絕熱環(huán)境中時，電池在放電過程中的產(chǎn)熱率Q( 單位: W) 可通過下式計算得出:
電池在放電的同時也會吸收一定的熱量，這部分熱量
相變材料吸收的熱量
在組合模型電池熱管理系統(tǒng)中，冷卻水帶走的熱量
空氣會產(chǎn)生一定的自然對流，電池產(chǎn)生的一部分熱量會被空氣帶走。
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys在電池包結(jié)構(gòu)仿真方案中的應(yīng)用
『點擊觀看直播回放』
電動汽車采用鋰離子動力電池包安全性測試方法中涉及到很多項目，包括振動、機械沖擊、跌落、翻轉(zhuǎn)、模擬碰撞、擠壓、溫度沖擊等。Ansys Mechanical和Ansys LS-Dyna針對這些需求可以提供相應(yīng)解決方案。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容，供大家回看學習。
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展開 
如何進行動力電池熱管理仿真和設(shè)計
電池熱管理系統(tǒng)設(shè)計一水冷電池包為例
l 電池冷板設(shè)計一流道設(shè)計、流程設(shè)計、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計等；
l 保溫(外部保溫)，導熱(導熱墊)和其他散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計；
3電池熱管理系統(tǒng)控制策略設(shè)計溫度計算、熱行為識別算法、
l 電池冷板水溫流量需求、充放電倍率邊界等；
4、試驗策劃實施—電芯臺架試驗、整包臺架試驗、整車標定試驗
三、 電池熱管理工程師需要掌握的技能
技能工具的使用：
1、3D建模工具— catia，UG， Solidworks
2、CFD仿真工具—star-ccm+、 fluent、ansa、 hypermesh
3、1D仿真工具— Flowmaster、KULI、GT- SUITE
4、報文采集及曲線分析 canalyzer， contest
5、開發(fā)標定工具—C語言， Matlab，INCA等
四、 電池熱管理工程師的職業(yè)發(fā)展前景
普通工程師
1． 工作1~3年，參與1~2款電池包熱管設(shè)計
2． 熟練掌握相關(guān)設(shè)計工具、仿真軟件和試驗方法；熟悉電池性能和成組要求
資深工程師
1． 工作3~5年，主持5款以上電池包熱管設(shè)計
2． 能獨立負責供應(yīng)商管理交流、負責SOR發(fā)放、制定相關(guān)試驗標準；對行業(yè)新的技術(shù)發(fā)展方向有一定了解
專家工程師
1． 工作5~10年，參與3款以上電池包熱管設(shè)計
2． 可以獨立負責方案制定、性能定義，解決復(fù)雜技術(shù)問題；對行業(yè)型的技術(shù)發(fā)展方向有深入了解。
五、 動力電池熱管理仿真和設(shè)計
如上，你是屬于那類熱管理工程師呢？熱管理工程師的基本工作基本分為兩大塊，一塊是熱管理仿真工作，另外是熱管理設(shè)計工作。
熱管理仿真工作，常用star-ccm+、 fluent作為仿真的工具，但是在利用仿真軟件在劃分網(wǎng)格時，效率比較低。
展開 新能源汽車與新能源電池設(shè)計中的CAE仿真技術(shù)應(yīng)用
ANSYS Fluent 對鋰離子電池包熱管理分析，最主要的問題是工作溫度問題及電池溫度均勻性問題，這個溫度均勻性可以分為電池模組內(nèi)的均勻性和模組之間的溫度均勻性。在電池包的熱分析中，ANSYS CFD有其巨大的優(yōu)勢：
一是模型簡化處理方面的優(yōu)勢，電池包內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常非常復(fù)雜，其中包含螺栓、支撐結(jié)構(gòu)、銅片等細節(jié)，而熱分析中所需要的關(guān)鍵部位，如換熱流道、電芯等是包裹在這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)下，需要提取出來以供CFD計算。使用ANSYS Space Claim幾何建模及修復(fù)工具則可以較為專業(yè)且快捷的對幾何模型進行簡化處理，并得到用于計算的模型。
二是求解器模型方面的優(yōu)勢，ANSYS Fluent中的流動方程耦合MSMD模型的電化學方程，可以得到更為準確的溫度分布，以更為準確的指導換熱設(shè)計。
麥格納國際混合動力汽車電池包熱管理模擬
福特和德爾福合作的全混合電動車電池包散熱系統(tǒng)設(shè)計
電池模組風道優(yōu)化案例
針對電池包還需要進行結(jié)構(gòu)強度分析，比如翻轉(zhuǎn)，沖擊，跌落分析等。試用ANSYS分析軟件，觀察電池包在各種工況中結(jié)構(gòu)表現(xiàn)情況，快速，安全，可行。
鋰離子電池包跌落分析結(jié)果
2、電驅(qū)動系統(tǒng)分析
新能源汽車電機及驅(qū)動/控制系統(tǒng)設(shè)計包括電氣、電磁、熱、流體、結(jié)構(gòu)、噪聲、控制等多物理場、多層次、集成化設(shè)計內(nèi)容，迫切需要引進新型電機設(shè)計解決方案，透過平臺化的方法，形成集多物理場協(xié)同設(shè)計工具為一體的，糅合高性能計算技術(shù)和多學科優(yōu)化技術(shù)的數(shù)字化研發(fā)環(huán)境。
展開 Ansys電池生產(chǎn)制造工藝過程仿真解決方案
客戶案例-CALB
ANSYS Fluent的仿真技術(shù)在鋰電池工藝制造應(yīng)用
極片涂布仿真介紹
涂布工序在極片工序中相當重要，涂布質(zhì)量嚴重影響電池極片質(zhì)量（面密度）包括后續(xù)工序。
FC部件|基于 CFD 仿真的燃料電池離心空壓機葉輪的優(yōu)化設(shè)計
通過對氣流的流動情況和葉片的載荷進行分析,未發(fā)現(xiàn)有明顯缺陷,即該設(shè)計結(jié)果基本合理,可以滿足目標燃料電池的需求。
新葉輪的流量較基礎(chǔ)葉輪增大21.4%,目標流量處的等熵效率增加7.5%、壓比提高了32.4%,達到了設(shè)計目標的要求。
文章來源：張申,吳孟龍,范俊巖,辛軍.基于CFD仿真的燃料電池離心空壓機葉輪的優(yōu)化設(shè)計[J].汽車零部件,2020(11):23-26.DOI:10.19466/j.cnki.1674-1986.2020.11.005.
文章來源：CEA氫氫子衿
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