本教程演示了诈骗STAR-CCM+进行电动车辆电板组冷却分析的责任经由。

1 问题描述

为了确保电板包在安全温度领域内责任，电板包热贬责的联想至关紧迫，其野心是驻扎组件的任何部分过热或保证电板在过低温度条目下八成普通责任。要是电板包的尺寸不对适，温度会加快电板的老化，形成电板和电板包的不服衡，或者导致危机的情况。

案例使用最新的STAR-CCM+电板责任流，该责任经由不需要Simcenter BDS的任何输入文献。责任流允许用户在电板的电气活动与其热反应之间紧耦合的情况下实践电热模拟。STAR-CCM+为用户提供了一种用于研讨冷却政策或冷却系统联想的性能的器用，以贬责各式条目下的快速充电或驱动轮回等情况。

本教程将模拟一个微型电板组，该电板组由位于液体冷却板上的两个模块构成。每个模块中包含有串联成两个并行串的四个电板，其几何模子如下图所示。

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您不错使用STAR-CCM中的等效电路模子来实践电热分析。该模子接受电阻电容电阻(RCR)模子，并使用混杂脉冲功率特征(HPPC)测试数据来表征电板单位的里面活动。为了捕捉扩散效应，该模子使用了两个RC单位。为了准确地模拟温度依赖关联，该模子有四个温度品级，从10°C到50°C。

电板组特色如下表所示：

参数参数值Pack2个模组，每个模组8个电芯Nominal cell voltage3.5 V/电芯Nominal pack voltage28 V = 3.5 V/cell x 4 cells in series x 2 modules in seriesCapacity per cell50 Ah/cellModule capacity100 Ah = 50 Ah x 2 strings in parallelPack energy2.8 kWh = 100 Ah x 28 V2 STAR CCM+设立

系统将为您提供一个启动仿真文献，其中包含电板几何图形(里面装有冷却液的极板)、一个启动电板单位、一组启动极耳及母排，以及预界说的网格操作。

2.1 导入文献启动STAR CCM+诈骗菜单File > Load导入启动仿真文献batteryPack_start.sim

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检察几何模子，如下图所示。

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后头接受阵列操作获取好意思满的几何。

2.2 常见固体区物理模子右键选拔模子树节点Continua > Physics 1，点击弹出菜单项New → Physics Continuum，创建新的物理节点Battery

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右键选拔模子树节点Battery，点击弹出菜单项Select Models… 掀开模子选拔对话框

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选拔以下物理模子Three DimensionalImplicit UnsteadyMulti-Component SolidMulti-Part SolidBatterySegregated Solid EnergyConstant DensitySolution Interpolation

设立末端后的模子如下图所示。

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右键选拔模子树节点Continua > Battery > Models > Multi-Part Solid，点击弹出菜单项Select Mixture Components… 掀开材料选拔对话框

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从对话框中选拔材料Ag (Silver)， Al (Aluminum (pure))及Cu (Copper)

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修改节点 Ag的称呼为Cells，双击节点Cells > Material Properties

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2.3 设立流体区物理模子创建新的物理节点Coolant，并点击弹出菜单项Select Models… 掀开模子选拔对话框

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从对话框中选拔以下物理模子Three DimensionalLiquidSegregated FlowConstant DensityImplicit UnsteadyTurbulentK-Epsilon TurbulenceSegregated Fluid TemperatureSolution Interpolation

选拔末端后的模子对话框如下图所示。

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选中模子树节点Continua > Coolant > Models > Liquid > H2O，按下表所示界说介质参数

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2.4 界说冷却区域右键选拔模子树节点Geometry > Parts > Coolant，点击弹出菜单项Assign Parts to Regions

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选中节点Regions > Collant，设立参数Physics Continuum为前边创建的物理节点Coolant

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选中节点Boundaries > Coolant.Inlet，指定范畴类型为Mass Flow Inlet

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选中节点Coolant.Inlet > Physics Values > Mass Flow Rate，指定质料流量为0.15 kg/s

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指定范畴Coolant.outlet的范畴类型为Pressure Outlet，接受默许参数

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2.5 阵列几何右键选拔模子树节点Operations，点击弹出菜单项Execute All实践操作

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注：这里的几何操作还是提前设立好了，进行几何的阵列操作。

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生成的几何模子如下图所示。

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2.6 界说电板区域右键选拔模子树节点Regions，点击弹出菜单项New → Region创建新区域并定名为Pack

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选拔节点Pack，如下图所示选拔属性窗框中Parts右侧的筛选按钮

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如下图所示设立筛选条目为Name does not contain coolant，这么筛选出32个成果

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添加筛选出的成果到Parts中，如下图所示

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选中节点Pack > Physics Values > Material Part Groups > Al，设立Parts为Plate

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选中节点Cells，点击Parts右侧的筛选选拔按钮，如下图所示

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如下图所示筛选称呼中带有cell的部件，并将其添加至选拔的Part中

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选中节点Cu， 邯郸市浩盛紧固件有限公司点击Parts右侧的筛选选拔按钮， 义乌市秉佳网络科技工作室如下图所示

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如下图设立筛选条目为称呼中带有tab或busbar的部件

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添加末端后如下图所示

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2.7 创建网格

1、创建薄层网格

右键选拔模子树节点Geometry > Operations ，浙江达桦电动工具有限公司点击弹出菜单项 New > Mesh > Automated Mesh添加网格生成器

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弹出的对话框中选拔部件busbar1， busbar In， busbar Out， tab1， 及tab2选拔网格生成器Surface Remesher、Polyhedral Mesher及Thin Mesher，当今末端后如下图所示

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修改新创建的节点Automated Mesh称呼为Automated Mesh - Thin Parts

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如下图所示选中节点Surface Remesher，取消选项Perform Proximity Refinement

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如下表所示设立Default Controls

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2、创建电芯的体网格

右键选拔模子树节点Geometry > Operations，点击弹出菜单项New > Mesh > Automated Mesh，掀开网格生成参数设立对话框在弹出的对话框的Parts列表中中选拔Cell，选拔网格生成治安Surface Remesher、Polyhedral Mesher

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image-20211110100815275修改网格生成节点的称呼为Automated Mesh - Cell指定Base Size为4 mm

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选中节点Custom Controls，点击弹出菜单项New > Surface Control新建面截止

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如下表所示设立面截止参数

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3、创建冷却板及流体区网格

右键选拔模子树节点Geometry > Operations，点击弹出菜单项New > Mesh > Automated Mesh，掀开网格生成参数设立对话框在弹出的对话框的Parts列表中中选拔Coolant及Plate，选拔网格生成治安Surface Remesher、Polyhedral Mesher及Prism Layer Mesher

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修改节点称呼为Automated Mesh - Cooling，并指定网格生成神态为Parallel接受并行神态生成网格

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注：当网格数目较多时，不错选拔使用并行神态生成网格。

”如下表所示设立Default Controls

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右键选拔节点Custom Controls 并点击弹出菜单项New > Surface Control，应用下表所示参数

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4、创建创建cell及tab的网格

右键选拔模子树节点Geometry > Operations ，点击弹出菜单项New > Mesh > Volume Mesh Pattern

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如下图所示选拔列表中的扫数Parts，水利水电设备点击OK按钮关闭对话框

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5、创建斗殴

右键选拔模子树节点Operations，点击弹出菜单项New → Surface Preparation → Weak Contact Creator

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选中新创建的节点Weak Contact Creator，点击Input Parts右侧的筛选选拔按钮掀开筛选对话框

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如下图所示设立筛选条目为Name does not contain coolant，将筛选到的32个部件添加到Input Parts中

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右键选拔节点Operations，点击弹出菜单项Execute All生成计算网格

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右键选拔模子树节点Parts，点击弹出菜单项Update Interfaces > Update Contact-mode Interfaces创建布置面

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选中节点Interfaces > Cell/Plate，点击如下图所示的筛选选拔按钮，掀开筛选对话框

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设立筛选条目为Type is Part Surface Contact，添加筛选获取的64个部件

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生成的计算网格如下图所示。

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2.8 建设电板参数右键选拔模子树节点Batteries > Battery Cells，点击弹出菜单项Create User-Defined Battery Cell.

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点击新创建的节点RCR Equivalent Circuit Model，设立Number of RC element为2，设立Cell Capacity为50 Ah

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右键选拔模子树节点Equivalent Circuit Battery Cell > RCR Equivalent Circuit Model > Parameter Tables，点击弹出菜单项New

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选拔节点Parameter Tables > 273.15K Discharge 10.00A，修改Temperature为283 K，此时节点名自动革新为283K Discharge 10.00A

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换取神态创建 293K， 313K及323K，创建末端后如下图所示

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同期选中上头创建的4个节点，属性窗口中如下图所示设立设立Charge/Discharge Type为Both设立Charge current为18.75 A设立Discharge current为18.75 A

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2.9 界说电板模子右键选拔节点Batteries > Battery Modules点击右键菜单项New  > User-Defined Battery Module创建新节点

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修改节点 Batteries > Battery Modules > Battery Module的称呼为Battery Module 1选中节点Battery Module 1，指定N Series为4，指定N Parallel为2

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选中节点Battery Module 1 > Battery Module Cells下的扫数子节点，设立Battery Cell为Equivalent Circuit Battery Cell

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修改节点Geometry > Parts > Cell 称呼为Cell (1 x 1)

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注：因为后头要用到称呼进行匹配，因此这里的节点名字不要写错。

”右键选拔模子树节点Battery Module 1 ，点击弹出菜单项 Assign Parts to Battery Module Cells by Name

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弹出的对话框中如下图所示设立

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设立末端后如下图所示

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自动匹配的划定如下图所示。

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设立另外4个电芯的纠合神态

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匹配末端后如下图所示

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指定末端后的对话框如下图所示。

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换取神态创建另一个电板模组Battery Module 2

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指定其为4串2并，如下图所示

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右键选中上一步创建的节点Battery Module 2，点击弹出菜单项Assign Parts to Battery Module Cells by Name…

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如下图所示进行操作

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添加末端后如下图所示。

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如下图所示设立扫数的电板节点

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2.10 创建电路如下图所示，同期选中节点Battery Module 1及Battery Module 2，点击右键菜单Create Circuit Element

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右键选拔模子树节点Circuits > Circuit 1 > Circuit Elements，点击弹出菜单项New Circuit Element > Table Circuit Element

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选中新创建的节点Table Circuit Element，设立Table为WLTC_Class3

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选拔节点WLTC_Class3 Circuit Element，设立Time Data我Test，指定Load Data为Amps

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选中节点Circuit 1，点击弹出菜单项Open Circuit Editor

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在弹出的电路联想面板中创建如下图所示的电路，这里暗示的是两个模组串联

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电路创建末端后，不错检察Circuit Connections节点，如下图所示，不错看到加多了3个纠合。

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2.11 设立求解参数指定手艺步长为1 s

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指定最大物理手艺为331 s

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取消激活Maximum Steps

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2.12 设立测汇报

1、扫数电芯的总体积热

如下图所示创建Volume Integral汇报

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指定场函数为Battery Volumetric Heat，选拔Parts为称呼中包含cell的扫数部件

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修改节点称呼为Volume Integral Battery Heat

2、最小SOC

萍乡豪兴贸易有限公司右键选拔Reports，点击弹出菜单项New Report > User > Minimum，创建新节点并定名为Minimum SOC

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指定场函数为Battery SOC，指定部件为称呼中包含cell的扫数几何部件

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3、体积平均温度

选中节点Reports，点击右键菜单项New Report > Metrics > Volume Average创建节点Volume Average Cell Temperature

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如下表所示选拔监测的物理量与部件

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4、电压

选中节点Reports，点击右键菜单项New Report > Circuit Model > Circuit Element Voltage创建节点Pack Voltage

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如下图所示选拔监测对象

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5、模组1的电流

选中节点Reports，点击右键菜单项New Report > Circuit Model > Circuit Element Current创建节点Module 1 Current

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6、模组2的电流

选中节点Reports，点击右键菜单项New Report > Circuit Model > Circuit Element Current创建节点Module 2 Current

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2.13 创建监测选中节点Module 1 Current及Module 2 Current，点击右键菜单项Create Monitor and Plot from Report

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选拔Single Polt

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如下图创建其他的绘制

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选拔Multiple Plots

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2.15 创建scene右键选拔节点Transforms，点击弹出菜单项New Graphics Transform > Simple Transform

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设立Translation为**[0.25，0，0]**

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创建另一个Simple Transform，设立Translation为[0，，0.3，-0.1]

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新建Scalar，定名为Temperature

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右键选拔节点Scenes > Temperature，点击弹出菜单项New Displayer > Scalar

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换取神态创建其它两个Scalar，终末的Scalar如下表所示

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鼠标双击节点Outline 1前的图标，荫藏露馅几何抽象

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对各子节点进行如下图所示设立

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2.14 进行计算点击菜单项Solution → Run进行计算

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3 计算成果两个模组的电流监测值

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电压监测值

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SOC检测值

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平均温度监测值

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热功率监测值

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温度顺手艺变化

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真真是又臭又长，设立过程着实是太戮力了。

注：本案例取自STAR CCM+2021.3立地案例

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