液冷散熱仿真的案例
自主CAE | 基于PERA SIM的電池液冷散熱仿真分析
摘要：本文通過安世亞太自主開發(fā)的通用流體仿真軟件PERA SIM Fluid對電池液冷散熱進(jìn)行計(jì)算分析。通過這個計(jì)算分析，展示PERA SIM Fluid的相關(guān)功能，希望對其他工程師有所幫助。
關(guān)鍵詞：動力電池；散熱；水冷；共軛換熱
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1.引言
動力電池作為現(xiàn)代電動汽車、混合動力汽車等新能源交通工具的核心部件，其重要性不言而喻。它不僅關(guān)系到車輛的性能、續(xù)航里程，更直接關(guān)系到車輛的安全性和可靠性。動力電池是新能源汽車的“心臟”，它為車輛提供源源不斷的動力。隨著新能源汽車市場的不斷擴(kuò)大，對動力電池的性能要求也越來越高。高能量密度、高功率密度、長壽命、低成本等成為了動力電池研發(fā)的主要方向，而在這些性能要求中，熱管理尤為重要，動力電池在工作過程中會產(chǎn)生大量的熱量，如果不能及時有效地散熱，就會導(dǎo)致電池溫度升高，進(jìn)而影響電池的性能和壽命，甚至可能引發(fā)安全事故。
仿真技術(shù)，作為一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，為動力電池的熱設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。通過仿真，設(shè)計(jì)師可以在計(jì)算機(jī)上模擬電池在不同工作條件下的熱行為，預(yù)測電池的溫度分布、熱流密度等關(guān)鍵參數(shù)。這不僅可以幫助設(shè)計(jì)師更好地了解電池的熱特性，還可以為電池的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、散熱設(shè)計(jì)提供重要的理論依據(jù)。在動力電池?zé)嵩O(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中，仿真技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的成果。例如，通過仿真技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以優(yōu)化電池的散熱片結(jié)構(gòu)、改進(jìn)冷卻液的流動方式、調(diào)整電池模塊之間的間距等，從而有效地降低電池的工作溫度，提高電池的性能和壽命。同時，仿真技術(shù)還可以用于評估電池在不同工作環(huán)境下的熱安全性能，為電池的安全使用提供有力保障。
展開 Simdroid-EC：液冷仿真新星，助力新能源汽車電機(jī)控制器高效散熱
元件網(wǎng)格
Simdroid-EC支持單獨(dú)查看流體域的網(wǎng)格，對多流體域仿真非常友好。
4. 豐富的結(jié)果分析
當(dāng)計(jì)算收斂后，Simdroid-EC會自動將計(jì)算結(jié)果加載至后處理模塊。電機(jī)控制器的整體分布結(jié)果如下圖所示：
流道和IGBT表面云圖
由上圖可以看出，在位于流道入口（左下方）處的IGBT溫度較流道出口處（右上方）的低，最高處的IGBT溫度約為62℃。
流道內(nèi)溫度圖
隨著液體不斷在流道內(nèi)流動，逐步吸收IGBT散出的熱量，冷卻液的溫度逐漸升高，從進(jìn)口到出口的溫升會達(dá)到5℃。
流動矢量圖
流線圖
通過上圖可以明顯看出，流道內(nèi)部存在局部渦流結(jié)構(gòu)。渦流會改變流道內(nèi)冷卻液的壓力分布情況，造成局部壓力異常升高或降低，影響冷卻液的正常輸送，導(dǎo)致某些部位供液不足。可通過改變流道的形狀來減弱渦流效應(yīng)。
流道壓力圖
通過壓力圖可以便捷查看流道進(jìn)出口的壓差。本案例中，流道進(jìn)出口的壓差約為1343-93=1250Pa。
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液冷仿真是電子散熱仿真的重要方面。越來越復(fù)雜的流道設(shè)計(jì)對傳統(tǒng)的電子散熱仿真軟件提出了重大挑戰(zhàn)，Simdroid-EC便捷的CAD模型導(dǎo)入功能、快速的流體域網(wǎng)格劃分與查看功能，以及豐富的后處理結(jié)果，為電子散熱行業(yè)注入強(qiáng)大動力，能夠幫助用戶快速評估熱點(diǎn)，提供優(yōu)化建議。申請?jiān)囉肧imdroid-EC
展開 積鼎流體仿真軟件VirtualFlow: 鋰電池液冷散熱數(shù)值計(jì)算
<p>電池包在運(yùn)作的時候會產(chǎn)生大量的熱，熱會在電池包內(nèi)積累，隨著車輛的使用，電池包內(nèi)的部件會老化損傷，安全隱患極高，如何給電池包散熱就顯得非常重要。本文采用積鼎VirtualFlow對電芯、冷板以及冷卻液進(jìn)行散熱仿真計(jì)算，分析鋰電池模組穩(wěn)態(tài)散熱效果，并與Fluent軟件結(jié)果進(jìn)行對比，表明VirtualFlow與Fluent計(jì)算結(jié)果的溫度偏差控制在3℃以內(nèi)。</p><p><br></p><h1><strong>一、計(jì)算域與網(wǎng)格</strong></h1><p>固體計(jì)算域包括電芯、母排、正負(fù)極、導(dǎo)熱膠以及電池包外殼，流體域?yàn)橐后w冷卻通道。</p><div contenteditable="false" width="100%"><figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202406/attachment/3716d76182524144ac5c6023f53ee1ca.webp" style="text-align: center"><img src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/3716d76182524144ac5c6023f53ee1ca.webp"></figure></div><p class="ql-align-center">圖1 流體域示意圖</p><p class="ql-align-center"><br></p><p>本算例中，VIrtualFlow采用笛卡爾網(wǎng)格，只需要如下流體域尺寸和設(shè)置加密區(qū)域，即可自動生成網(wǎng)格。Fluent的網(wǎng)格采用FluentMeshing進(jìn)行劃分，為多面體網(wǎng)格。
展開 電子散熱仿真效率狂飆20倍！Simdroid-EC關(guān)鍵技術(shù)全揭秘
無論是機(jī)箱強(qiáng)迫對流散熱，還是液冷散熱仿真，都能快速得出結(jié)果，滿足工程師對高效計(jì)算的需求。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://pic3.zhimg.com/v2-941f2cdb63ef6088bceeab2c02bc9b66_1440w.jpg" width="831"></p><p><strong>4、創(chuàng)新貼體網(wǎng)格技術(shù)，高效準(zhǔn)確</strong></p><p><span style="color: rgb(9, 64, 142);">笛卡爾網(wǎng)格</span>與<span style="color: rgb(9, 64, 142);">切割體網(wǎng)格</span>的結(jié)合，在保證計(jì)算準(zhǔn)確性的同時，大幅提高了網(wǎng)格劃分效率，為復(fù)雜幾何模型的散熱仿真提供了更高效的解決方案。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://pic4.zhimg.com/v2-dcd24ff3675a35834659af9e3b28cc1f_1440w.jpg" width="734"></p><p><strong>二、豐富新特性，用戶體驗(yàn)再升級</strong></p><p><strong>1、功能豐富，覆蓋全場景需求</strong></p><p>Simdroid-EC功能全面覆蓋各類散熱仿真場景，包含芯片級、板級、設(shè)備級、環(huán)境級場景，為不同規(guī)模、不同類型的電子設(shè)備散熱設(shè)計(jì)提供有力支持。
展開 
2026上海國際液冷展-IDC2026第8屆上海國際數(shù)據(jù)中心液冷散熱展覽會
2026第八屆上海國際數(shù)據(jù)中心液冷散熱展覽會?（又稱 ?CIME 2026? 或 ?IDC 2026?）將于 ?2026年12月9日至11日? 在 ?上海新國際博覽中心? 舉辦。
展會基本信息
?展會名稱?：2026第八屆上海國際數(shù)據(jù)中心液冷散熱展覽會
?英文名稱?：The 8th International Data Center Liquid Cooling and Cooling Expo 2026
?時間?：?2026年12月9日–11日?（注意：部分早期資料誤標(biāo)為12月10日單日，但權(quán)威來源??
均明確為12月9–11日）
?地點(diǎn)?：?上海新國際博覽中心?（浦東新區(qū)龍陽路2345號）
?同期活動?：2026第17屆上海國際熱管理材料高新技術(shù)博覽會
主辦與承辦單位
?主辦單位?：
第17屆上海導(dǎo)熱散熱展組委會
博寒展覽(上海)有限公司
?承辦單位?：深圳勵悅展覽有限公司
?鳴謝單位?：國家超算深圳中心
展品范圍
?液冷技術(shù)?：冷板式、浸沒式（單相/兩相）、噴淋式、兩相流泵送冷卻等
?核心部件?：冷卻液（電子氟化液、礦物油等）、CDU（冷卻液分配單元）、冷板、快接頭、泵閥、漏液檢測系統(tǒng)、智能溫控傳感器
?數(shù)據(jù)中心應(yīng)用?：模塊化/預(yù)制化液冷數(shù)據(jù)中心、微模塊、UPS、精密空調(diào)、余熱回收系統(tǒng)
?AI與算力配套?：GPU/CPU液冷散熱器、高密機(jī)柜、800V高壓直流液冷協(xié)同方案
展開 2026蘇州國際液冷散熱技術(shù)展會
關(guān)鍵部件與材料?
：包括
電子氟化液
、
電子冷卻液
、
制冷劑
、
液冷散熱模組
、
快速連接器技術(shù)
、
液冷材料
等 。
?系統(tǒng)與管理?
：展示
數(shù)據(jù)中心液冷系統(tǒng)熱仿真
、
智能溫控系統(tǒng)
、
智能流體分配技術(shù)
、
漏液檢測技術(shù)
及運(yùn)維實(shí)踐案例 。???
?
展開 計(jì)算機(jī)冷卻散熱系統(tǒng)分析 風(fēng)冷與液冷耦合 實(shí)例
該計(jì)算機(jī)冷卻系統(tǒng)散熱分析的實(shí)際例子
特點(diǎn)：
模型直接讀取；
網(wǎng)格自動劃分；
空氣流域自動生成；
冷卻液流域自動生成；
風(fēng)扇曲線工作點(diǎn)計(jì)算得出；
工程師所作的工作：
選擇網(wǎng)格定義等級
選取3D部件，定義材料物性；
選取3D部件，定義PCB板；
選取3D部件，定義熱源；
選擇二維面，定義接觸熱阻（導(dǎo)熱膠）；
操作簡單高效。。。。。。
冷卻散熱系統(tǒng)分析1.rar
冷卻散熱系統(tǒng)分析2.rar
首都｜2027北京國際數(shù)據(jù)中心液冷散熱技術(shù)展覽會
本屆展會以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，以產(chǎn)業(yè)落地為目標(biāo)，推動液冷技術(shù)在算力領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用，為新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展注入綠色動能。
同期舉辦 2026 中國液冷算力產(chǎn)業(yè)峰會及 20 + 場專題論壇，邀請 50 + 行業(yè)權(quán)威專家、龍頭企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人，圍繞液冷規(guī)模化部署、AI 服務(wù)器散熱優(yōu)化、液冷標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、能效提升與低碳運(yùn)維等熱點(diǎn)議題，分享前沿技術(shù)與最佳實(shí)踐，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研用深度交流平臺。
展會規(guī)模空前，展覽面積達(dá) 20000㎡，匯聚 200 + 國內(nèi)外頂尖企業(yè)，涵蓋液冷系統(tǒng)、核心設(shè)備、關(guān)鍵零部件及解決方案提供商。展品覆蓋冷板式、浸沒式、噴淋式等主流液冷技術(shù)，包含 CDU 液冷分配單元、液冷服務(wù)器、冷板換熱器、絕緣冷卻液、快速接頭、漏液監(jiān)測系統(tǒng)等全系列產(chǎn)品，適配 AI 智算中心、高密度數(shù)據(jù)中心、邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)等多元場景需求。
2027 北京國際數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)展將于 3 月 24-26 日在北京亦創(chuàng)國際會展中心舉辦，以 “液冷賦能?智算未來” 為核心主題，是年初國內(nèi)首場聚焦數(shù)據(jù)中心液冷全產(chǎn)業(yè)鏈的專業(yè)盛會，緊扣 “東數(shù)西算” 戰(zhàn)略與綠色低碳政策，助力算力基礎(chǔ)設(shè)施升級。
展開 計(jì)算機(jī)冷卻散熱系統(tǒng)分析 風(fēng)冷與液冷耦合 實(shí)例
該計(jì)算機(jī)冷卻系統(tǒng)散熱分析的實(shí)際例子
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冷卻散熱系統(tǒng)分析（風(fēng)冷與液冷耦合）.part1.rar
冷卻散熱系統(tǒng)分析（風(fēng)冷與液冷耦合）.part2.rar
冷卻散熱系統(tǒng)分析（風(fēng)冷與液冷耦合）.part3.rar
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計(jì)算機(jī)冷卻散熱系統(tǒng)分析 風(fēng)冷與液冷耦合 實(shí)例
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展開 
液冷散熱式預(yù)制艙儲能系統(tǒng)冷卻液回路設(shè)計(jì)
培訓(xùn)案例：
新能源汽車電池/儲能熱管理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)階到高階-十大專題50個技術(shù)點(diǎn)掌握熱結(jié)構(gòu)建模核心能力
STARCCM+動力/儲能液冷策略/MAP快充/soc熱源實(shí)時更新仿真方法
Fluent動力電池pack熱管理仿真分析案例分析-基于Fluent熱管理仿真分析
Starccm儲能風(fēng)冷/液冷系統(tǒng)熱管理設(shè)計(jì)策略與仿真-十二大專題電池儲能熱管理設(shè)計(jì)仿真入門進(jìn)階45講
2026第8屆上海國際數(shù)據(jù)中心液冷散熱展覽會
█展品范圍：
1、液冷數(shù)據(jù)中心運(yùn)維實(shí)踐案例、冷板式液冷傳熱強(qiáng)化技術(shù)、浸沒式液冷傳熱強(qiáng)化技術(shù)、噴淋式液冷技術(shù)、兩相流（泵送）冷卻技術(shù)、數(shù)據(jù)中心液冷系統(tǒng)熱仿真、浸沒式液冷材料兼容性、快速連接器技術(shù)、電子氟化液、電子冷卻液、制冷劑、液冷散熱模組、液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)、液冷材料、液冷部件、漏液檢測技術(shù)、智能流體分配技術(shù)、智能溫度監(jiān)控技術(shù)；
2 、數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用：模塊化數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)云箱、機(jī)房解決方案、蓄電池、電能存儲、機(jī)房專用空調(diào)及新風(fēng)系統(tǒng)、 UPS不間斷電源、安防、綜合布線、綠色數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)中心維護(hù)等系統(tǒng)與解決案等；
█展位收費(fèi)：
參展項(xiàng)目
規(guī)格及要求
國內(nèi)企業(yè)
合資企業(yè)
外資企業(yè)
標(biāo)準(zhǔn)展位
3m x 3m
13800元/個/展期
17800元/個/展期
3000美元/個/展期
雙開展位
3m x 3m
15800元/個/展期
19800元/個/展期
3500美元/個/展期
室內(nèi)空地
36m2起訂
1400元/ m2/展期
1800元/ m2/展期
350美元/ m2/展期
█展位說明：
1、標(biāo)準(zhǔn)展位配置：中英文楣板、日光燈兩盞、隔板（高度250cm
展開 基于Icepak的船舶儲能電池散熱特性仿真分析
圖8 不同設(shè)計(jì)參數(shù)下風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的峰值溫度
4 液冷散熱系統(tǒng)仿真分析
4.1 液冷散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真
液冷散熱根據(jù)物體與冷卻液是否接觸可分直接式和間接式[17]17],對于電池組的散熱，一般采用間接式液冷散熱。考慮電池組的形狀和布置形式，液冷散熱系統(tǒng)采用冷板式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其整體結(jié)構(gòu)如圖9(a)所示。其中，液冷板采用S型彎管構(gòu)型，為增強(qiáng)換熱，流道表面為高密度散熱翅片，結(jié)構(gòu)如圖9(b)所示。將電池模組布置在液冷板的上方，電池所產(chǎn)生的熱量通過熱傳導(dǎo)的方式傳遞到冷板上，再通過冷卻液與冷板之間的對流換熱將熱量帶走，從而間接的實(shí)現(xiàn)對電池模組的冷卻。
本文在設(shè)置仿真初始條件時，將電池組、液冷板、空氣的初始溫度設(shè)置為20℃,冷卻液為水，冷板的材料為鋁。冷卻液入口設(shè)置為速度入口，冷卻液入口速度為1m/s,入口溫度為20℃,出口則設(shè)置為壓力出口。仍考慮電池1C放電的工況，單體電池的生熱率為9964W/m3。
將上述參數(shù)輸入到仿真模型中，并利用Icepak軟件對整個液冷散熱系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)仿真分析，分別得到電池包和液冷板的溫度場分布，如圖10(a)和圖10(b)所示。從圖中可以看出，液冷板入口處的溫度較低，出口處的溫度較高，這是由于冷卻液與液冷板進(jìn)行對流換熱所致。這也導(dǎo)致了處于液冷板入口上方的電池模組溫度普遍偏低，最低溫度為21.46℃,而處于出口上方的電池模組溫度較高，最高溫度為26.69℃,最大溫差為5.23℃。相比于上一節(jié)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)，該套液冷散熱系統(tǒng)具有更好的散熱性能，可有效降低電池組的最高溫度和改善整個電池包的溫度一致性。
圖9 儲能電池包液冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
圖10 液冷散熱系統(tǒng)的溫度場分布
4.2 不同參數(shù)下電池散熱特性分析
在液冷散熱系統(tǒng)中，冷卻液流速和冷卻液入口溫度都是可以進(jìn)行調(diào)整的。
展開 “數(shù)據(jù)中心智能硬件熱管理”主題沙龍活動成功舉辦| 2024熱管理材料技術(shù)展 | 導(dǎo)熱散熱展 |液冷展 | 熱管理展
創(chuàng)新型的材料、儀器、設(shè)備、設(shè)計(jì)與仿真、解決方案、應(yīng)用場景、專利技術(shù)等薈聚鏈接和呈現(xiàn)將是博覽會的重要組成部分；熱管理領(lǐng)域科學(xué)、材料、技術(shù)和工程等相關(guān)專題論壇、圓桌/閉門、專家問診、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目展示、新品發(fā)布、需求對接等活動也將精彩同期呈現(xiàn)，特別是科研單位創(chuàng)新性的技術(shù)和成果也將獲得從實(shí)驗(yàn)室對接轉(zhuǎn)移到市場的機(jī)會。
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