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仿真模型導(dǎo)語據(jù)悉，為研究鋰離子電池?zé)崽匦詸C(jī)理，針對電池表面自然對流換熱系數(shù)展開研究，通過實(shí)驗(yàn)得到了電池基本生熱參數(shù)并以此建立了單體鋰離子電池生熱模型，仿真分析了恒溫條件下不同放電電流的表面自然對流換熱系數(shù)。鋰離子電池因其高比能量特性而被廣泛應(yīng)用于電動乘用車輛，其使用壽命受到自放電率、溫度等因素的制約。

根據(jù)用戶們向Ansys流體技術(shù)團(tuán)隊(duì)反饋的在自然對流冷卻仿真過程中存在的問題，Ansys工程師做了系統(tǒng)的解答匯總。以下知識點(diǎn)雖然都是在Fluent中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，但方法是普適的，在其它CFD軟件中計(jì)算時(shí)同樣需要注意，希望對大家有所幫助。

電池艙內(nèi)空氣溫度分層，電池模塊周圍的氣體受熱，進(jìn)而上升，在頂端遇到較冷的電池艙段內(nèi)壁后，沿內(nèi)壁下降，隨后在底部繼續(xù)受熱上升并進(jìn)行循環(huán)，自然對流條件下，艙內(nèi)空氣流動緩慢，最大氣流速度僅0.18m/s。電池模塊中心留有3 mm的縫隙，但縫隙較小，從縫隙中通過的氣流較少，無明顯散熱效果。

假設(shè)熱量只傳遞到周圍的空氣中，忽略通過螺栓的熱傳導(dǎo)和熱輻射。該示例最初還假設(shè)沒有任何強(qiáng)制空氣流過母線板。因此，熱量是通過自然對流傳遞到空氣中的。 隨著零件中的熱量傳遞到空氣中，周圍的空氣開始變熱。隨著空氣越來越熱，其密度降低，從而導(dǎo)致熱空氣升至周圍較冷的空氣上方。這些自然對流氣流使零件到周圍空氣的熱傳遞速率增加，氣流取決于溫度變化、零件及其周圍環(huán)境的幾何形狀。

其他的對于濕空氣主要需要考慮和假設(shè)的是換熱的濕空氣容腔和濕空氣流路建模部件，而對流換熱內(nèi)部或外部對流換熱、自然和強(qiáng)制對流和密閉空間的對流換熱；對于太陽或者地表或者其他部件熱源的熱輻射主要考慮物體透明和不透明表面以及反射、投射和吸收熱量的計(jì)算。

為了了解通過側(cè)窗傳遞空氣動力噪聲的機(jī)理，并準(zhǔn)確計(jì)算車內(nèi)空氣動力噪聲，有必要將這兩種壓力波動分開。 薄膜模態(tài)是一組與薄空氣層聲波波長有關(guān)的數(shù)值模態(tài)，利用它可以構(gòu)造一組歸一化的正交基，用于分離和計(jì)算對流和聲壓波動。薄膜模態(tài)分解的基本原理包括三個(gè)步驟：薄膜模態(tài)提取、壓力分解和壓力重建。

風(fēng)冷方式又分自然冷卻和強(qiáng)制冷卻。因此，某輕型商用純電動車型動力電池也選擇風(fēng)冷方式，設(shè)計(jì)了強(qiáng)制冷卻和自然冷卻兩種風(fēng)冷方式。強(qiáng)制冷卻是由鼓風(fēng)機(jī)將乘員艙內(nèi)被空調(diào)冷卻的25～30℃空氣抽進(jìn)電池箱體，通過電池箱體內(nèi)部強(qiáng)制對流帶走電池散發(fā)的熱量，最后排入環(huán)境中。自然冷卻無單獨(dú)冷卻系統(tǒng)，僅依靠自然對流散熱，該方式電池溫度高，但成本低。

傳熱學(xué)與空氣動力學(xué)有著緊密的關(guān)系，了解傳熱學(xué)的相關(guān)知識有助于解決汽車空氣動力學(xué)中發(fā)動機(jī)冷卻、新能源汽車熱管理以及駕駛室空調(diào)性能優(yōu)化等問題。下面分別介紹熱能傳遞的三種基本方式和傳熱學(xué)的研究方法。一、熱能傳遞的三種基本方式熱傳遞有三種基本方式，分別為熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射。

瑞利數(shù)和自然對流在自然對流中，流動是由浮力驅(qū)動的。通常情況下，浮力是由于溫度差異而產(chǎn)生的，但濃度梯度也可能是驅(qū)動機(jī)制。自然對流在地球科學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。在地球的外核，自然對流產(chǎn)生地球的磁場，在大氣層中，它決定了世界的氣候。由于自然對流（例如在建筑物理學(xué)或電子設(shè)備中）引起的冷卻通常使用傳熱系數(shù)進(jìn)行建模，傳熱系數(shù)是通過實(shí)驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算確定的。

當(dāng)空間給定，加大散熱面積還必須要考慮系統(tǒng)風(fēng)阻，因?yàn)榧?xì)密的散熱器在加大散熱面積的同時(shí)，還會增加風(fēng)阻，影響內(nèi)部空氣流動，進(jìn)而降低對流換熱系數(shù)。一個(gè)常規(guī)的現(xiàn)象足以說明翅片密度和風(fēng)阻之間的關(guān)系這一點(diǎn)：強(qiáng)迫風(fēng)冷的產(chǎn)品中散熱器翅片密度通常比自然散熱產(chǎn)品中散熱器翅片密度大。

手機(jī)關(guān)機(jī)，不再讓它發(fā)熱，在空氣中自然散熱，咱們每隔30秒測一次，共測5次。30、60、90、120、150秒溫度分別是38.4度、37.5度、36.9度、36.4度、35.7度， 畫一個(gè)溫降曲線。然后進(jìn)行第二組實(shí)驗(yàn)，在吹風(fēng)下強(qiáng)制對流散熱。

一些對流的表面系數(shù)如下：空氣自然對流一般是3~10，空氣強(qiáng)制對流是20~100，水自然對流是200~1000，水強(qiáng)制對流是1000~15000，水沸騰時(shí)2500~25000，相變是10000~1000003. 輻射物體通過電磁波來傳遞能量的方式稱為輻射。因熱的原因發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。

圖1 油浸自冷式變壓器油流路徑 1一油箱；2一鐵芯與繞組；3一散熱管 2、油浸風(fēng)冷式 油浸風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)，也稱油自然循環(huán)、強(qiáng)制風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)。它是在變壓器油箱的各個(gè)散熱器旁安裝一個(gè)至幾個(gè)風(fēng)扇，把空氣的自然對流作用改變?yōu)閺?qiáng)制對流作用，以增強(qiáng)散熱器的散熱能力。

根據(jù)冷卻風(fēng)源是否使用額外裝置引入，風(fēng)冷散熱系統(tǒng)分為自然風(fēng)冷和強(qiáng)制風(fēng)冷。 1.1 自然風(fēng)冷 將車輛行駛過程中產(chǎn)生的迎風(fēng)風(fēng)流經(jīng)導(dǎo)流管導(dǎo)入電池組內(nèi)部通道進(jìn)行直接冷卻的方式叫做自然風(fēng)冷。該方式不需要輔助電機(jī)、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但冷卻氣流會因車速變化而不穩(wěn)定，冷卻效果差異較大，而且空氣的熱容和熱導(dǎo)率都很低，自然對流表面換熱系數(shù)小。

對流系數(shù)設(shè)為1000W/(㎡﹒°C)以表示強(qiáng)制空氣。環(huán)境溫度設(shè)定為22℃。邊界條件概述見圖2。關(guān)于外表面的選擇，值得注意的是，共享表面不能用于應(yīng)用對流邊界條件。更多信息請參閱附錄。 圖2 邊界條件示意圖6、運(yùn)行模擬程序并查看結(jié)果。時(shí)間51秒時(shí)的溫度分布圖如圖3(a)所示，而最大溫度歷史圖則如圖3(b)所示。

關(guān)鍵詞：基于模型的系統(tǒng)工程;對流層飛艇;運(yùn)行概念;需求分析;0 引 言對流層飛艇是一種適應(yīng)對流層環(huán)境、輕于空氣、由動力推進(jìn)并可操縱的航空器。與傳統(tǒng)概念的飛行器借助機(jī)翼或者旋翼與空氣的相對運(yùn)動而產(chǎn)生的升力不同，飛艇主要依靠輕質(zhì)氣體產(chǎn)生凈浮力進(jìn)行飛行，因此飛艇具有能耗低、滯空時(shí)間長等特點(diǎn)[1]。