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初代產品-擠出鋁型材水冷板 型材水冷板的用料是板厚2mm左右的6系鋁型材，無需用到懸浮設計，直接拿VDA模組往上堆，每塊放置3-4個模組，也可以把水流道集成到箱體底部，所有模組都堆到了水冷板上面，強度可見一斑。

對于異形復雜流道結構的水冷板，無法在Icepak界面中進行創建完成，只能通過Ansys workbench中的SCDM或DesignModeler對外部三維軟件導進來的中間格式模型進行二次處理，使其稱為能夠被Icepal識別的幾何體，然后在進行Icepak進行流體和熱仿真計算。本教材以風電變流器IGBT水冷板作為案例，進行逐步講解。

一、概 要1）案例描述本案例為水冷板散熱，冷板內部流道為單根水道。右側進水，左側出水，在入口流速為0.2m/s，液體溫度為25℃條件下進行了散熱的數值模擬，在案例最后可以看到結果溫度云圖。2）網格整體網格為四面體網格單元為主的非結構網格，網格數量319萬。

今天的分享以重慶網友投稿的水冷板為例，本案例在生產過程中出現了兩個主要缺陷。 缺陷一：飛邊飛邊又稱溢邊、披鋒等，是鑄件常見缺陷之一，表現為產品邊緣位置的較多飛皮，將顯著增加后續打磨工序的人工成本，可能還會導致產品尺寸超差。

本期培訓主題方向為“電池包水冷板”，內容涵蓋天洑多款軟件在該主題方向的仿真分析、建模、優化操作培訓。

[2] 許佩佩,吳剛,曹葉楠,等.基于Icepak的水冷板散熱器性能研究[J].電子機械工程,2018,34(3):35-39.[3] 吳軍榮,秦海波,戴燕.基于ANSYS Icepak的混合擾流微通道冷板的研究與優化[J].赤峰學院學報,2019,35(9):84-85.[4] 陳蘇蓉.有源相控陣雷達T/R組件的液冷板設計[J].電子技術與軟件工程,2017(10):95-96

圖1幾何導入接口圖2 導入水冷板模型2）建立、封閉冷板進出口邊界PERA SIM Fluid提供了多樣化的前處理工具。對于此水冷板的CFD仿真計算而言，需要建立冷板進出口邊界，并抽取其內部的流體空間模型，以建立共軛傳熱數值計算的完整流體模型。點擊主菜單的幾何面板，設置選擇模式為選擇邊，分別選擇進出口邊，點擊創建面按鈕，即可建立邊界面模型。

圖2 控制器模型降階對水冷板的水道進行網格劃分時，要使用兩種網格的劃分方式，一是水冷板的外殼選擇六面體網格的劃分；二是單獨對水冷板水道部分使用多區域式網格劃分，并為其添加膨脹層。這里添加膨脹層是因為網格模仿了內部的流體，它其實外面還有一層墻壁，墻壁與流體之間有相互作用，導致靠近墻壁的粘滯效應比較顯著，會出現紊流現象，為捕捉此處的梯度變化所以采用局部加密的辦法，也就是添加膨脹層。

核心部件之一是水冷板，一塊挖了很多溝槽的板子。 目前主流的熱管理方案是液冷，冷卻液在水泵作用下在溝槽中循環。你打開汽車前蓋，會看到一罐或粉紅或綠色或紫色的液體，那就是冷卻液。 水冷板、液冷、冷卻液，雖然全是“冷”，但水冷板不只負責冷卻，還能加熱。炎熱的夏天，水冷板送清涼，帶走熱量防超溫。

圖2冷板系統 冷板材質是鋁，熱導率k = 237WmK，該系統冷卻劑是用50%的水和50%的乙二醇生產的，進口溫度為20 ℃，流量為3 L/min，熱源為800W。當某些因素得到滿足時，冷卻系統會達到最佳性能。冷板上均勻的溫度分布對電池壽命至關重要，因此，變化溫度ΔT =5℃被認為是冷板的最佳溫度。

邊界條件設置為絕熱，即所有熱量均通過水冷板帶走。水冷板流體的進口邊界條件設置為速度進口：進口流速為4m/s，進口水溫為25℃。7、停止標準的設定：最大內部迭代步數為1s內，需要計算多少步，一般為10-20步。最大物理時間為需要計算多少秒。

純電動車的熱管理對續航影響更為明顯，上圖為電池熱管理系統，主要包括兩部分，右側為電池的水冷板建模，左側為電池的冷卻回路建模。可以基于需求，搭建不同詳細程度的模型，電芯級、模組級以及整包級，來模擬電池內部的熱管理回路，從而實現電池溫度監測和控制。

主板上的數百個電子元器件，要足夠靠近水冷板以獲取足夠的冷卻效果，但又不能離太緊，以免產生干涉。考慮到各零部件的制造偏差和裝配偏差，如何保證電子元件器和水冷板之間的恰當距離，是一道擺在工程師面前的難題。借助專業的公差仿真軟件DTAS 3D，在設計前期可以判斷是否會因制造和裝配偏差影響到該關鍵性能。

2、液冷模式電池熱管理設計2.1、系統組成 基于液體的熱管理系統可同時實現對電池冷卻和加熱，系統主要包括液冷板、管路、低溫散熱器、電池冷卻器、冷卻液循環泵、PTC水加熱器、水箱以及冷源等。其中低溫散熱器、電池冷卻器、循環水泵、PTC水加熱器和整車熱管理系統集成或者集成于獨立冷源，公眾號-新能源電池熱管理。

2、液冷模式電池熱管理設計2.1、系統組成 基于液體的熱管理系統可同時實現對電池冷卻和加熱，系統主要包括液冷板、管路、低溫散熱器、電池冷卻器、冷卻液循環泵、PTC水加熱器、水箱以及冷源等。其中低溫散熱器、電池冷卻器、循環水泵、PTC水加熱器和整車熱管理系統集成或者集成于獨立冷源，公眾號-新能源電池熱管理。

</p><p>下圖為冷板內部流體域的溫度和速度云圖，從圖中可以看出，水通過冷板與電芯進行了換熱后，從入口流到出口的過程中其溫度呈上升趨勢。

來源：電信運營商液冷技術白皮書4.2 冷板式液冷冷板式液冷是服務器芯片等高發熱元件的熱量通過冷板間接傳遞給液體進行散熱。發熱體熱量通過冷板金屬傳遞給冷板中的液體， 液體將熱量帶出與外界冷源進行熱交換，使用最多的冷卻介質是水。

（一）液冷工質根據液冷工質電導率不同，液冷工質可以分為直接接觸式和間接接觸式，直接接觸式的液冷工質可以與電芯直接接觸并將熱量散入環境中，硅油和篦麻油屬于直接接觸式液冷工質，間接接觸式的液冷工質不能直接與電芯接觸，通常需要利用金屬容器進行盛裝，并利用金屬容器與電芯進行接觸從而將熱量散入環境中，且金屬容 器與電芯之間需要添加絕緣層，水和乙二醇溶液屬于間接接觸式液冷工質。