ansys scdm軟件的案例
動(dòng)力電池?zé)峁芾矸抡娣治鼋坛?/span>
解決學(xué)員在ANSYS-SCDM和STAR-CCM+軟件應(yīng)用過(guò)程中遇到的難點(diǎn)和痛點(diǎn)；
4. 能夠具備獨(dú)立建立液冷系統(tǒng)流場(chǎng)仿真模型和PACK熱流程仿真的能力。
5. 掌握動(dòng)力電池CFD仿真結(jié)果后處理的方法，能夠正確解讀電池流場(chǎng)仿真和熱仿真結(jié)果，提出合理的結(jié)構(gòu)和充放電策略改進(jìn)建議；
四、適聽人群
① 學(xué)習(xí)型仿真工程師
② 理解有限元基本概念、熟悉仿真分析流程的工程師
③ 從事動(dòng)力電池?zé)峁芾矸治龅墓こ處?④ ANSYS-SCDM 和STAR-CCM+ 軟件學(xué)習(xí)和應(yīng)用者
參加課程可添加微信號(hào)：fxy331386375
展開 新能源汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾頍崃黧w仿真案列分析
利用ANSYS-SCDM軟件對(duì)電池包PACK建模前處理，以STAR-CCM+軟件作為液冷系統(tǒng)流場(chǎng)仿真和PACK熱場(chǎng)仿真的工具，建立熱流場(chǎng)仿真分析模型，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)力電池在低溫停車加熱工況，常溫行車、高溫行車等工況PACK內(nèi)部電池溫度變化情況仿真，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)液冷系統(tǒng)內(nèi)部壓降和流量均勻性仿真，對(duì)冷板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出合理依據(jù)。
圖1 PACK系統(tǒng)簡(jiǎn)化數(shù)模
圖2 PACK系統(tǒng)簡(jiǎn)化數(shù)模爆炸圖
一、 模型簡(jiǎn)化
通過(guò)分析數(shù)模的結(jié)構(gòu)組成及各部件的作用以評(píng)估各部分對(duì)熱系統(tǒng)的影響，進(jìn)而決定對(duì)部件的保留、簡(jiǎn)化、還是舍棄。模型簡(jiǎn)化的原則，在盡可能仿真精度的情況下，通過(guò)簡(jiǎn)化減少網(wǎng)格的數(shù)量同時(shí)提高網(wǎng)格質(zhì)量，提高計(jì)算效率。如圖3和圖4分別是動(dòng)力電池模組簡(jiǎn)化前后得模型。
圖3 簡(jiǎn)化前模組
圖4 簡(jiǎn)化后模組
對(duì)于流場(chǎng)仿真：在處理幾何模型時(shí)，應(yīng)保留所有管道的內(nèi)徑和液冷板內(nèi)流道尺寸不變，對(duì)管路彎曲、管道變徑、局部彎頭等細(xì)節(jié)特征保留，水管要做到不扭曲，彎角過(guò)度平滑，同時(shí)保證簡(jiǎn)化后接頭裝配良好，對(duì)管路、接頭、冷板的外部可進(jìn)行適度的簡(jiǎn)化以減少網(wǎng)格量。
對(duì)于熱仿真：模型中的線束、掛耳、螺絲螺套、銅排、bms管理部件等對(duì)熱管理系統(tǒng)影響較小，可舍棄；對(duì)于熱管理系統(tǒng)影響較大的零件幾何特征可以適當(dāng)簡(jiǎn)化，如倒角結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)對(duì)齊等。
簡(jiǎn)化完成后，檢查整個(gè)模型是否有干涉和其他問(wèn)題，如有問(wèn)題，可用ANSYS-SCDM軟件對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，如無(wú)問(wèn)題，可利用SCDM對(duì)模型進(jìn)行流體域的抽取。
二、 熱管理設(shè)計(jì)
為了使動(dòng)力電池保持在合理的溫度范圍內(nèi)工作，電池包必須擁有科學(xué)和高效的熱管理系統(tǒng)。
展開 如何使用SpaceClaim對(duì)動(dòng)力電池仿真模型進(jìn)行簡(jiǎn)化
簡(jiǎn)化完成后，檢查整個(gè)模型是否有干涉和其他問(wèn)題，如有問(wèn)題，可用ANSYS-SCDM軟件對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，如無(wú)問(wèn)題，可利用SCDM對(duì)模型進(jìn)行流體域的抽取。
儲(chǔ)能課程優(yōu)惠最后一周|儲(chǔ)能熱管理仿真和設(shè)計(jì)更新完整
通過(guò)實(shí)際問(wèn)題與物理模型之間的轉(zhuǎn)化，講解物理模型如何選擇，如何有效降低仿真誤差，降低軟件使用者帶來(lái)的誤差以及求解器導(dǎo)致的誤差，提高仿真精度。
熱管理仿真分析：實(shí)列演示電池包仿真求解設(shè)置流程、仿真結(jié)果處理方法，風(fēng)冷和液冷電池包工況仿真依據(jù)和判斷標(biāo)準(zhǔn)，收斂判定標(biāo)準(zhǔn)以及處理發(fā)散的主要的方法。
儲(chǔ)能電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì),從9個(gè)主題32技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行講解：熱管理開發(fā)流程和目標(biāo)、熱管理方式和必要性、風(fēng)冷空調(diào)選型、風(fēng)扇的設(shè)計(jì)和選型、風(fēng)道設(shè)計(jì)、液冷冷水機(jī)組選型、液冷板的設(shè)計(jì)和選型、管路的設(shè)計(jì)和選型、冷卻系統(tǒng)策略設(shè)計(jì)。
課程學(xué)員評(píng)價(jià)：
1.感謝學(xué)員們對(duì)LEVEL水平線的支持，大家對(duì)課程有什么建議也可以給我留言。感謝大家。
課程學(xué)習(xí)重點(diǎn)：
1學(xué)習(xí)軟件SCDM,
2運(yùn)用學(xué)習(xí)的scdm技能，簡(jiǎn)化電池包
3學(xué)習(xí)軟件starccm+，建議版本Simcenter STAR-CCM+ 2021.3 (16.06.008-R8)，這點(diǎn)大家可能要付出比較多的精力，本課程的重點(diǎn)主要面對(duì)工程，不是軟件教程，所以推薦大家網(wǎng)上找一些starccm軟件學(xué)習(xí)資料，盡快上手，我這邊也在準(zhǔn)備相關(guān)starccm資料方便大家學(xué)習(xí)。
4學(xué)習(xí)電池的基礎(chǔ)知識(shí)，包括電芯的基本參數(shù)學(xué)習(xí)，溫度對(duì)電芯影響。
5學(xué)習(xí)課程基礎(chǔ)知識(shí)，傳熱學(xué) 和流體力學(xué)。不需要深入了解課程。只需要學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的知識(shí)即可，兩本課程免費(fèi)資料也正在準(zhǔn)備中。
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新能源電池儲(chǔ)能，風(fēng)冷和液冷哪個(gè)將有望成為未來(lái)主流儲(chǔ)能溫控形式？【內(nèi)附視頻課程】
簡(jiǎn)化完成后，檢查整個(gè)模型是否有干涉和其他問(wèn)題，如有問(wèn)題，可用ANSYS-SCDM軟件對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，如無(wú)問(wèn)題，可利用SCDM對(duì)模型進(jìn)行流體域的抽取。
4.電池包仿真分析
單個(gè)電池包壓力5.18KPA,由于空間限制，直角轉(zhuǎn)接導(dǎo)致系統(tǒng)主要壓損在進(jìn)出口地方。流道中間截面的流速0.5m/s不到，對(duì)于冷卻系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，流速可以進(jìn)一步提高，提高換熱能力。
工況：常溫充放電循環(huán)，0.5C充電+0.5C放電+靜置20min+0.5C充電+0.5C放電，液冷策略32開，27關(guān)，進(jìn)口目標(biāo)溫度20℃，流量5L/MIN，
整個(gè)充放電過(guò)程中，系統(tǒng)最高溫34.4℃，最大溫差3.5℃。NTC在2715s最高溫達(dá)到32℃，空調(diào)系統(tǒng)開始工作，開啟水泵和制冷，進(jìn)口目標(biāo)溫度20℃，流量5L/MIN,充放電過(guò)程中，冷卻系統(tǒng)出口溫度大概在22.5℃，進(jìn)口溫度維持在20℃。
冷卻系統(tǒng)采用兩并然后串聯(lián)的設(shè)計(jì)，由于流道串聯(lián)特性決定，進(jìn)口到出口溫度漸漸升高，A模型的溫度明顯低于B模組，特別在B模組出口附件，溫度最高。導(dǎo)電排的溫度和模組上表面的溫度趨勢(shì)接近。
優(yōu)化思路：?jiǎn)蝹€(gè)電池包最大溫差3.5℃，一般我們?cè)O(shè)計(jì)要求在3℃內(nèi)，如何優(yōu)化溫差尼？增加高溫區(qū)域散熱量，降低低溫區(qū)域散熱量。增加散熱能力措施：增加流速，增加面積，降低溫度，降低低溫區(qū)域散熱量方法則和上訴相反。
展開 快速掌握！新能源動(dòng)力電池?zé)峁芾矸抡姹貍浼寄艽蠼颐兀?內(nèi)附課程視頻)
利用ANSYS-SCDM進(jìn)行電池包PACK建模前處理，并通過(guò)STAR-CCM+進(jìn)行液冷系統(tǒng)流場(chǎng)與PACK熱場(chǎng)仿真。建模時(shí)簡(jiǎn)化非關(guān)鍵細(xì)節(jié)，確保關(guān)鍵部件如電芯與液冷板精度。在STAR-CCM+中，設(shè)置多工況（低溫加熱、常溫行車、高溫行車）仿真，分析電池溫度分布及液冷系統(tǒng)性能（壓降、流量均勻性）。基于仿真結(jié)果，提出冷板結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議，提升熱管理效率。
圖1 PACK系統(tǒng)簡(jiǎn)化數(shù)模
圖2 PACK系統(tǒng)簡(jiǎn)化數(shù)模爆炸圖
模型簡(jiǎn)化
通過(guò)分析數(shù)模結(jié)構(gòu)，評(píng)估各部件對(duì)熱系統(tǒng)影響，決定保留、簡(jiǎn)化或舍棄部件。
本著模型簡(jiǎn)化原則，在保證仿真精度的前提下，通過(guò)簡(jiǎn)化減少網(wǎng)格數(shù)量并提升質(zhì)量，提高計(jì)算效率。
如圖3為簡(jiǎn)化前，圖4為簡(jiǎn)化后模型，展示了優(yōu)化效果。
圖3 簡(jiǎn)化前模組 圖4 簡(jiǎn)化后模組
流場(chǎng)仿真中，保留管道內(nèi)徑、液冷板流道尺寸及管路細(xì)節(jié)（如彎曲、變徑、彎頭），確保水管無(wú)扭曲、彎角平滑，接頭裝配良好。外部管路、接頭、冷板可適當(dāng)簡(jiǎn)化以減少網(wǎng)格量。
在熱仿真過(guò)程中，為了提高仿真效率同時(shí)保持分析的準(zhǔn)確性，我們對(duì)模型進(jìn)行了精心的簡(jiǎn)化處理。
首先對(duì)于模型中的線束、掛耳、螺絲螺套、銅排、BMS管理部件等部件，由于它們對(duì)熱管理系統(tǒng)的影響相對(duì)較小，因此選擇舍棄，以減少模型的復(fù)雜度。而對(duì)于那些對(duì)熱管理系統(tǒng)影響較大的零件，我們則可以適當(dāng)簡(jiǎn)化（如倒角結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)對(duì)齊等）。
完成簡(jiǎn)化后，我們仔細(xì)檢查了整個(gè)模型，確保沒(méi)有干涉和其他潛在問(wèn)題。若有問(wèn)題，我們可以使用ANSYS-SCDM軟件對(duì)模型進(jìn)行了修復(fù)；若無(wú)問(wèn)題，我們可以利用SCDM對(duì)模型進(jìn)行了流體域的抽取，為后續(xù)的仿真分析做好了準(zhǔn)備。
展開 2019，國(guó)內(nèi)還活著的機(jī)械3D設(shè)計(jì)軟件
①ANSYS SCDM作為ANSYS軟件體系中幾何建模工具的重要組成部分，適合于多種數(shù)據(jù)來(lái)源的CAD模型的快速修改、非參數(shù)化中性CAD模型的參數(shù)化，進(jìn)而最大程度的支持設(shè)計(jì)優(yōu)化，同時(shí)其本身提供了操作簡(jiǎn)潔直觀的幾何建模功能，適合于CAE仿真模型的快速建立。目前最新版本為ANSYS SpaceClaim Direct Modeler 2019 R1 Win。
②Pidex是 上海湃睿信息科技有限公司推出的全新基于直覺(jué)式建模的參數(shù)化平臺(tái)三維建模軟件。恩恩！和ANSYS Spaceclaim合作之后，真的進(jìn)行了很大的工作，除了給軟件改名字，還出了全套視頻教程，進(jìn)行了擅長(zhǎng)的PLM開發(fā)。目前最新版本為Pidex 2017。如官網(wǎng)宣傳：
③DesignSpark Mechanical 是歐時(shí)推出DesignSpark PCB軟件之后，歐時(shí)將Spaceclaim閹割之后掛上自己的東西而推出的三維機(jī)械設(shè)計(jì)工具，是面向機(jī)械設(shè)計(jì)工程師推出的，歐時(shí)將在未來(lái)不斷完善該款產(chǎn)品，并將PCB設(shè)計(jì)也結(jié)合進(jìn)來(lái)，真正實(shí)現(xiàn)PCB設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)的并行處理。目前2019年最新版本為DesignSpark Mechanical 4.0（64位）。此“SCDM”部分中文視頻、資料也流傳于世。
好了，祝以上國(guó)產(chǎn)三維機(jī)械設(shè)計(jì)CAD新年快活！關(guān)注的小伙伴，工作順利，身體健康，闔家幸福！2019，錢包鼓鼓！
——By 蝰蛇設(shè)計(jì) 2019.02.02
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