流動沸騰冷卻
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
流動沸騰冷卻的實例教程
02
成果掠影
近期，伊拉姆大學機械工程系 Sajjad Ahangar Zonouzi老師團隊采用組合冷卻方法進行鋰離子電池的熱管理。這種冷卻方法是通過纏繞在電池上的半螺旋管進行流動沸騰冷卻和通過電池中的氣流進行空氣冷卻的冷卻方法相結(jié)合的。使用控制體積技術(shù)進行數(shù)值模擬，用于模擬流動沸騰區(qū)域的模型是歐拉-歐拉多相模型。研究結(jié)果表明，所提出的組合冷卻方法有助于更好的電池組熱管理。由于恒定溫度下的汽化潛熱，螺旋管內(nèi)發(fā)生流動沸騰有助于去除大量熱量，并且電池與沸騰流體接觸的部分的電池溫度幾乎保持恒定。沸騰流體質(zhì)量通量的增加和入口空氣速度降低了電池組內(nèi)電池的最高溫度。此外，通過減小沸騰流體的入口過冷度，降低了電池的溫度，并且電池組中不同排的電池之間的溫差受空氣入口速度的影響較小。研究成果以“Combination of flow boiling cooling by taking advantage of helical pipes and air cooling for thermal management of lithium-ion batteries”為題發(fā)表于《Journal of Energy Storage》。
展開 來源 | Advanced Materials
01
背景介紹
通過設計微/納米結(jié)構(gòu)和調(diào)控表面潤濕性來提高沸騰傳熱一直是人們普遍關(guān)注的話題，因為它在各種工業(yè)領(lǐng)域有著巨大的需求。通過利用工作流體（如氟化電子液體）沸騰的液體-蒸汽潛熱交換實現(xiàn)的相變冷卻，有利于將來大量技術(shù)或應用中的高功率密度電子設備的熱管理，在包括5G、云計算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等領(lǐng)域具有巨大的潛力。然而，沸騰傳熱作為一種動態(tài)的界面現(xiàn)象，對其包括液體再濕潤和蒸汽離開等過程和機制的深入理解仍然具有挑戰(zhàn)性。
02
成果掠影
中國科學院理化技術(shù)研究所江雷院士、田野副研究員等人設計了一種含有周期性微槽/金字塔陣列的微/納米結(jié)構(gòu)銅表面，其上有機冷卻劑的超擴散行為（<134.1 ms）極大地促進了液體再濕潤過程，從而產(chǎn)生特化的、超快的射流沸騰現(xiàn)象，同時使臨界熱通量和傳熱系數(shù)分別提高了80%和608%。對噴射流沸騰微氣泡的成核、生長和分離行為的原位觀察表明，帶有納米皺紋的微型溝槽/金字塔通過超擴散誘導的超快液體再濕潤和持續(xù)蒸汽膜凝聚促進了潛熱交換過程。最后通過對超擴散微/納米結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以超低電力使用效率（PUE<1.04）實現(xiàn)了高性能相變冷卻在超級計算機中心CPU芯片熱管理中的應用。該研究以題為“Liquid Super-Spreading Boosted High-Performance Jet-Flow Boiling for Enhancement of Phase-Change Cooling”的論文發(fā)表在《Advanced Materials》上。
展開 Lead R&D Engineer
視頻鏈接：基于ISPH方法的油液流動和冷卻分析
技術(shù)校對：王強， Ansys高級應用工程師；整理編輯：俞琴
由于恒定溫度下的汽化潛熱，螺旋管內(nèi)發(fā)生流動沸騰有助于去除大量熱量，并且電池與沸騰流體接觸的部分的電池溫度幾乎保持恒定。沸騰流體質(zhì)量通量的增加和入口空氣速度降低了電池組內(nèi)電池的最高溫度。此外，通過減小沸騰流體的入口過冷度，降低了電池的溫度，并且電池組中不同排的電池之間的溫差受空氣入口速度的影響較小。
抽象的： 在這項研究中，采用組合冷卻方法進行鋰離子電池的熱管理。這種冷卻方法是通過纏繞在電池上的半螺旋管進行流動沸騰冷卻和通過電池中的氣流進行空氣冷卻的冷卻方法相結(jié)合的。使用控制體積技術(shù)進行數(shù)值模擬，用于模擬流動沸騰區(qū)域的模型是歐拉-歐拉多相模型。獲得的結(jié)果表明，所提出的組合冷卻方法有助于更好的電池組熱管理。由于恒定溫度下的汽化潛熱，螺旋管內(nèi)發(fā)生流動沸騰有助于去除大量熱量，并且電池與沸騰流體接觸的部分的電池溫度幾乎保持恒定。沸騰流體的質(zhì)量通量和入口空氣速度的增加降低了電池組內(nèi)電池上的最高溫度。此外，通過減小沸騰流體的入口過冷度，降低了電池的溫度，并且電池組中不同排的電池之間的溫差受空氣入口速度的影響較小。
09
王彥東，劉群，鄧奇，等。
一種新型柔性阻燃相變材料及其電池熱管理測試[J].
儲能雜志。
總結(jié)：團隊采用新型涂層阻燃策略，將柔性阻燃涂層（FRC）與柔性CPCM相結(jié)合，制備出高柔性阻燃CPCM（FR-CPCM）。對其熱物理性質(zhì)、柔韌性和阻燃性進行了表征，并將其用于電池的熱管理。結(jié)果表明，F(xiàn)RC 顯著增強了 CPCM 的阻燃性，同時保留了其熱物理特性和柔韌性。FRC對導熱系數(shù)沒有影響提高了CPCM的柔韌性，并大幅提高了FRCPCM的抗泄漏和高溫熱承載能力。
展開 Lead R&D Engineer
視頻鏈接：
基于ISPH方法的油液流動和冷卻分析
技術(shù)校對：王強， Ansys高級應用工程師；整理編輯：俞琴
流動沸騰冷卻的相關(guān)專題、標簽、搜索
流動沸騰冷卻的最新內(nèi)容
螺旋管流動沸騰冷卻與空氣冷卻相結(jié)合的鋰離子電池熱管理[J].
儲能雜志。
總結(jié)：團隊采用組合冷卻方法進行鋰離子電池的熱管理。這種冷卻方法是通過纏繞在電池上的半螺旋管進行流動沸騰冷卻和通過電池中的氣流進行空氣冷卻的冷卻方法相結(jié)合的。使用控制體積技術(shù)進行數(shù)值模擬，用于模擬流動沸騰區(qū)域的模型是歐拉-歐拉多相模型。獲得的結(jié)果表明，所提出的組合冷卻方法有助于更好的電池組熱管理。
空氣冷卻和流動沸騰冷卻相結(jié)合
圖5 不同行的電池出現(xiàn)最大溫度值
圖6 組合冷卻系統(tǒng)中電池表面的蒸汽體積分數(shù)的輪廓
圖7 組合冷卻系統(tǒng)鋰電池壁熱流變化輪廓
END
來源 | Advanced Materials
01
背景介紹
通過設計微/納米結(jié)構(gòu)和調(diào)控表面潤濕性來提高沸騰傳熱一直是人們普遍關(guān)注的話題，因為它在各種工業(yè)領(lǐng)域有著巨大的需求。通過利用工作流體（如氟化電子液體）沸騰的液體-蒸汽潛熱交換實現(xiàn)的相變冷卻，有利于將來大量技術(shù)或應用中的高功率密度電子設備的熱管理，在包括5G、云計算、
LS-DYNA中的顯式SPH求解功能非常適合求解涉及超高速撞擊、爆炸和其他瞬態(tài)事件等問題，但在涉及諸如涉水等較慢的流體流動仿真時仍需優(yōu)化。在此基礎(chǔ)之上，不可壓縮SPH (ISPH)功能是專門為處理諸如涉水、電機冷卻、齒輪潤滑等大型不可壓縮流體仿真而開發(fā)，它允許比通常的顯式SPH仿真更大的時間步長，同時避免了對流體不可壓縮性的妥協(xié)。與顯式SPH和其他FVM方法相比
LS-DYNA中的顯式SPH求解功能非常適合求解涉及超高速撞擊、爆炸和其他瞬態(tài)事件等問題，但在涉及諸如涉水等較慢的流體流動仿真時仍需優(yōu)化。在此基礎(chǔ)之上，不可壓縮SPH (ISPH)功能是專門為處理諸如涉水、電機冷卻、齒輪潤滑等大型不可壓縮流體仿真而開發(fā)，它允許比通常的顯式SPH仿真更大的時間步長，同時避免了對流體不可壓縮性的妥協(xié)。與顯式SPH和其他FVM方法相比，ISPH方法所需的仿真計算時間更少
