订阅STAR-CCM+：圆柱形锂离子电池组放电冷却仿真
来源：网络收集 点击： 时间：2024-04-23打开STAR-CCM+，新建simulation，选择Parallel on Local Host，Compute Processes根据PC配置选择，点击OK，保存为CylindricalCell.sim。
2/3点击Continua New Physics Continuum，创建Physics 1模型，重命名为Battery Physics。
选择Optional Models中的Battery模型，其他为常规设置。
展开Initial ConditionsStatic Temperature，设为30 ℃。
3/3点击BatteriesBattery Cells，右键Create from Tbm，打开TutorialCellCylindrical.tbm。这里的.tbm文件是在BDS里封装好的圆柱电池模型，采用了NTG模型。
定义电池组1/5点击BatteriesBattery Modules，右键新建电池组。展开BatteriesBattery ModulesBattery ModuleModule Configuration，Battery Cells选择Cylindrical Cell。
2/5展开Module ConfigurationBattery Module Configuration，Option选择Staggered。
3/5展开Module ConfigurationModule Connection ValuesSeries Connection Flip Option，Option选择Flip Starting With Second Cell。
4/5展开Module ConfigurationModule LayoutModule Staggered Positioning，Gap Between Cells设为4 mm。
5/5展开Module ConfigurationModule LayoutModule Staggered Size，Number of Cells in Staggered Row设为3。
定义Tab Connectors1/2点击FileImportImport Surface Mesh，导入post1Cylindrical.x_b，post2Cylindrical.x_b，strapCylindrical.x_b模型。
2/2展开BatteriesBattery ModulesBattery ModuleTab Connections，右键选择Setup Tab Connections，依次将First Post Parts、Strap Parts、Second Post Parts设为Post 1、Strap、Post 2。
生成电池组模型1/6点击BatteriesBattery ModulesBattery Module，右键选择Generate Battery Parts。
2/6点击Battery ModulesBattery Module，右键选择Generate Connector Parts。新建Geometry Scene显示模型。
3/6压印Tab Connectors。点击Launch Surface Repair，选择EndPlate、Post、Strap等Parts，点击OK。
4/6切换至Global页面，点击Merge/Imprint single or multiple parts图标（Global Tools里第四个），弹出选项设置界面。Imprint Mode选择Multi-Part Imprint，Tolerance设为1.0E-6 m。
5/6点击Priority Indexing，点击Create New Set，在Priority 1中选择除Post 1、Strap、Post 2外的所有Parts，点击OK。
同理，新建Priority 2，选择Battery Module: Tab Connection 0,0: Strap和Battery Module: Tab Connection 0,1: Strap。
同理，新建Priority 3，选择Battery Module: Tab Connection 0,0: Post 1、Battery Module: Tab Connection 0,0: Post 2、Battery Module: Tab Connection 0,1: Post 1、Battery Module: Tab Connection 0,1: Post 2。
设置完成后，点击OK。
6/6点击Find Pairs，然后再点击Imprint All，完成压印。
定义电池组外壳1/5点击FileImportImport Surface Mesh，导入externalCasingCylindrical.x_b模型。
2/5展开GeometryPartsCaseSurfacesFaces，右键Split By Patch分割进、出风口，分别命名为Inlet和Outlet。
3/5展开BatteriesBattery ModulesBattery ModuleExternal Casing GeometryExternal Casing Specification，Battery External Casing Specification选择Specify External Casing Using Part。
4/5展开Battery ModuleCasing ValuesExternal Casing Part，选择Case。
5/5点击Battery ModulesBattery Module，右键选择Create External Casing Part。
创建Regions1/1点击Battery ModulesBattery Module，右键选择Generate Regions。在Additional (non-Battery) Parts to Generate Regions不选择任何parts，点击OK。
网格划分1/6展开BatteriesBattery ModulesBattery Module，右键选择Setup Battery Meshing。展开Continua Mesh 1，重命名为Battery Mesh。
2/6展开Battery MeshVolumetric ControlsBattery Cell Tab Volumetric Control 1 Mesh ValuesCustom SizeRelative Size，Percentage of Base设为5。
3/6新建Mesh Continuum，命名为External Casing Mesh。模型选择Surface Remesher和Polyhedral Mesher。
4/6展开ContinuaExternal Casing MeshReference ValuesBase Size，设为5 mm。
5/6点击RegionsBattery Module: External Casing，Mesh Continuum选择External Casing Mesh。
6/6提交体网格划分。
定义壳内空气模型1/3新建Physics 1，命名为External Casing。选择物理模型。
展开Initial ConditionsStatic Temperature，设为30 ℃。
2/3点击RegionsBattery Module: External Casing，Physics Continuum选择External Casing。
3/3展开Boundaries，Battery Module: External Casing.Case.Inlet设为Velocity Inlet，Battery Module: External Casing.Case.Outlet设为Pressure Outlet。
点击Battery Module: External Casing.Case.Inlet Physics Values，Static Temperature设为20 ℃，Velocity Magnitude设为1 m/s。
定义电路回路1/5点击BatteriesProgram Files，右键加载Tutorial3CDischargeCylindrical.prg文件。
2/5点击Battery ModulesBattery Module，右键选择Create Circuit Element。
3/5点击Program FilesTutorial3CDischargeCylindrical.prg，右键选择Create Circuit Element。
4/5展开CircuitsCircuit 1Circuit Elements，同时选中(+) Battery Module和(-) Tutorial3CDischarge.prg，右键选择Create Connection。
同理，同时选中(-) Battery Module和(+) Tutorial3CDischargeCylindrical.prg，创建Connection。
5/5考虑电路的欧姆热。点击BatteriesBattery ModulesBattery Module，右键选择Setup Connector Ohmic Heating。
展开ContinuaBattery Module Connectors: Ohmic Heating Initial ConditionsStatic Temperature，设为30 ℃。
求解条件1/2展开Solvers，Implicit Unsteady时间步长设为1 s。
2/2展开Stopping Criteria，不勾选Maximum Steps，Maximum Inner Iterations设为5步，Maximum Physical Time设为200 s。
创建Reports1/3右键Reports，新建Maximum 1，命名为Maximum Temperature，Field Function选择Temperature，单位为℃，Parts选择Battery Module: Cylindrical Cell: Jellyroll。
2/3新建Minimum 1，命名为Minimum Temperature，设置与Maximum Temperature相同。
同时选中Maximum Temperature和Minimum Temperature，右键Create Monitor and Plot from Report，选择Single Plot。将新建的Plot重命名为Temperature Monitor Plot。
展开PlotsTemperature Monitor PlotAxesLeft AxisTitle，改为Temperature (C)。
3/3监测SOC变化。新建Volume Average 1，命名为State of Charge，Field Function选择Battery SOC，Parts选择Battery Module: Cylindrical Cell: Jellyroll。右键Create Monitor and Plot from Report。
后处理显示1/4监测电池卷心温度分布。新建Scalar Scene 1，命名为Temperature Scene。Parts选择Battery Module: Cylindrical Cell: Jellyroll，Field Function选择Temperature，单位为℃。Contour Style选择Smooth Filled。点击Color Bar，将Title Height设为0.04，Label Height设为0.035。
2/4创建截面监测整个电池盒体的温度分布。点击Derived Parts New Part Section Plane，Input Parts选择整个Region，Origin向量设为，Normal向量设为，勾选No Displayer，点击Create。
新建Scalar Scene，命名为Can Temperature。Parts选择Plane Section，其它设置与Temperature Scene相同。
3/4展开Tools Annotations Solution Time，拖拽至Temperature Scene和Can Temperature，将Solution Time的Height设为0.04。
4/4记录输出历史，命名为CylindricalCell.simh。Functions选择Temperature，Trigger选择Time Step，Frequency设为1。
这里要强调一点，.simh文件的保存路径必须为全英文，否则无法记录。
提交计算1/1保存，初始化，提交计算。
计算结果1/5电池卷心温度瞬态云图。
2/5电池卷心温度曲线。最高温度34.48 ℃，最低温度34.18 ℃，温差0.3 ℃。
3/5电池SOC变化曲线。
4/5电池盒体在中截面上的温度分布。
5/5创建流线图。右键Derived Parts，创建Streamline。
打开Temperature Scene，新建一个Streamline，parts选择Streamline，Scalar Field选择Velocity: Magnitude。在Color Bar中将Title Height设为0.04，Label Height设为0.035，Color Map选择cool-warm。
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