基于贪婪算法的风冷式动力电池热管理系统优化

本文针对风冷式动力电池热管理系统,采用流阻网络模型计算冷却流道内气流速度,采用传热模型计算电池温度,相关模型与贪婪算法相结合,在最佳系统进出口导流板角度的基础上,优化电池间距,从而达到改善系统散热性能的目的。通过典型算例分析了系统结构优化后的散热性能,结果表明,相比文献中的优化结果,本文得到的优化风冷系统进一步减小了电池组的最大温差。     

圆柱形锂电池液冷热管理实验研究

对92根加热棒组成的等效电池组的液冷热管理进行了实验研究,波浪形扁管穿插入电池组构成冷却通道。结果表明：电池组的最高温度和最大温差均随着冷却液流量的增大而降低,但降幅逐渐减小,冷却液泵功随着流量的增大而快速增长,综合考虑10 L/h为冷却液最佳流量;电池组的最高温度随着冷却液进口温度的降低而降低,但电池组温度的均匀性随着冷却液温度的降低而恶化;四种不同冷却液相比,体积分数为50%乙二醇溶液的电池组温度最高,均匀性最差,去离子水居中,由于石蜡的相变潜热和颗粒的微对流效应,体积分数为2%和5%相变微胶囊悬浮液对电池组的冷却效果最佳,且悬浮液浓度越高,电池组温度越低,均匀性越好。     

基于相变材料的动力电池热管理数值模拟

锂离子动力电池经过多次充放电循环后,不可避免出现老化现象,单体电池局部温差增大,成组效应更加明显.本文建立了非均匀产热动力电池组三维模型,采用数值模拟的方法,模拟分析了基于相变材料的圆柱形LiFePO_4动力电池模块(4×6)的降温与均温性能。结果表明,相比没有填充PCM情况,填充PCM后,最高温度随时间呈现先明显增加后逐渐平缓的趋势,放电结束时明显降低,但随着导热系数的增加,最高温度降低不明显。在单体电池固有较大温差情况下,采用StyleⅠ方式排列电池正负极,降低相变温度和增加导热系数均难很好地控制电池模块温度均匀性。对于正负极出现产热不均匀的老化电池组,采用styleⅡ或styleⅢ排列方式是必要的。     

平板热管-PCM复合动力电池散热系统性能研究

电池在运行过程中产生大量热,对其性能和寿命均造成影响,本文针对多个并联电池组进行散热研究,在保证高散热功率的同时兼顾对电池组温差的控制.文中基于平板热管设计了两种热管理系统:平板热管散热系统,平板热管与相变材料(PCM)复合的散热系统.在3 C高工作电流下,平板热管散热系统可以保证电池组内最高温度为308.99 K,最...     

超导四极磁体降温和升温过程的数值模拟

 超导四极(SCQ)磁体是北京正负电子对撞机重大升级改造中的新增关键设备之一，在磁体降温和升温过程中，温度梯度引起的过大热应力有可能毁坏磁体。从SCQ磁体安全运行角度来研究该磁体降温和升温过程，提出了SCQ磁体降温和升温的数值模型。利用该模型计算得到降温和升温时间分别为120 min和150 min。考察了氦流进出磁体温度、压力、磁体上最高温度和最低温度以及最大温差的变化过程。降温过程中磁体上的最大温差为46.5 K，升温过程中磁体上的最大温差为47.3 K。降温过程中氦流最大压力为0.39 MPa，升温过程最大压力为0.41 MPa。为保证磁体安全运行，应小心调节混合气的温度，尽量使磁体上的温度分布均匀后再注入4.5 K或300 K的氦气。     

超临界CO_2部分预冷循环特性分析及优化研究

针对超临界二氧化碳部分预冷循环,建立了循环热力学模型和经济学模型,分析了循环关键参数对循环效率和系统成本的影响。将透平进口温度、循环压比和换热器窄点温差作为优化变量,以系统的效率最大和成本最小为优化目标,利用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化,获得优化解集的Pareto曲线。结果表明;超临界二氧化碳部分预冷循环是一种高效率的热力循环;在给定条件下,减小窄点温差、提高热源温度、提高透平和压气机的等熵效率可以增加系统效率,增大循环压比、降低热源温度、增加窄点温差可以降低系统成本;优化所得到的系统效率和成本呈同时增加的关系,需要从工程实际情况考虑来选取最优方案。     

聚氨酯泡沫反向阴燃的数值模拟

本文根据两步反应机理,建立了2维非稳态燃料阴燃的数学模型.该模型考虑了气体在多孔介质内扩散系数的变化.应用该模型模拟了来流速度对阴燃速度及平均最高温度的影响,结果表明;首先阴燃传播速度随着来流速度的增大而增大,当风速为0.2 cm/s时,阴燃速度达到最大值0.0093 cm/s,而后随着风速的增大阴燃速度逐渐降低直至熄灭;来流速度对阴燃最高温度影响不大.同时还模拟了氧气浓度的影响、燃料阴燃中气体组分和固体成分的变化以及温度分布情况.     

锂电池液冷结构设计与仿真分析

锂离子电池近年来被广泛应用于电动汽车之中,其对温度具有很高的灵敏度,温度过高会使得电池组电化学性能严重下降。采用双进双出的微通道液冷板换热器对电池进行热管理,为了优化液冷板的冷却性能分析了入口Re数、冷却液温度、流道宽度和流道进出口位置对电池组热性能的影响。结果表明,在单体电池以3C电流倍率放电时该结构能够有效地将电池组温差控制在5℃以内。增大入口Re数、流道宽度对电池组温度变化影响较小;改变流道宽度与进出口位置能够有效改善电池组的温度均匀性。     

基于(火积)理论的热系统分析和优化的能量流法

熵产、炳损最小等准则函数法及传统能量流法是热系统性能优化的常用方法,但这些方法难以整体揭示热系统中的部件特性和拓扑特征,增加了系统整体分析和优化的难度。本文基于(火积)理论,利用流体进口温差(或算数平均温差)为特征温差重新定义了换热器的热阻,揭示了热量输运中驱动力和阻抗的本构关系,提出了换热器稳态性能分析的能量流法。在此基础上,针对双回路热管理系统,根据其拓扑特征及换热器的热阻构建了系统的能量流模型;基于基尔霍夫定律,揭示了系统中包含传递和输运两种阻力的热量整体输运规律。最后,应用拉格朗日乘子法优化该系统,获得了系统中换热器的最小总热导及热容量流的最佳分配,说明了本文基于(火积)理论提出的新能量流法在热系统分析和优化中的先进性。     

来流温度速度不均匀时换热器效能的分析

本文得出了逆流换热器来流温度分布不均匀、相变叉流换热器单相侧来流温度分布不均匀不影响换热器效能的结论；来流速度分布不均匀削弱了换热器的传热，温差场均匀性因子愈大效能愈高，即“换热器温差场均匀性原则”也能指导来流速度分布不均匀的逆流和相变叉流换热器的热分析。     

柔性相变材料对铅酸电池组的高低温性能强化

针对铅酸电池组在高低温环境下性能衰减的问题,制备出相变温度为39.6℃,相变潜热为143.5 J/g的柔性相变材料(PCM),搭建了相变热管理系统,研究PCM对电池组的高低温充放电特性的影响。在-10℃充放电时,PCM可大幅提升电池组的温度,将部分测点温度提升至0℃以上。在40℃高温下,PCM可在充放电过程中显著降低电池组的温度,温度降幅最高为2.9℃。结果表明：PCM可降低高低温下电池的过放过充容量,柔性相变材料可显著提升电池组在高低温环境中的热特性和电特性。     

磁致伸缩超声换能器阻抗匹配网络的设计*

根据磁致伸缩超声换能器的等效电路模型和阻抗匹配理论,该文设计了一种优化的型匹配网络。该网络具有调谐、变阻和滤波的功能,适用于工作在中低频超声频率范围内的磁致伸缩超声换能器系统的阻抗匹配。仿真和实验结果表明:接入该型阻抗匹配网络后,驱动电源与换能器之间实现了最大功率传输,换能器两端电信号的波形质量得到优化,换能器激励电流提升了40%。该研究可为大功率磁致伸缩超声换能器的应用提供技术支持。     

双层微通道换热特性优化分析

为强化微通道换热器换热效果,建立了三维双层微通道换热器模型,通过优化分析计算得出微通道最佳设计尺寸。在底部热流密度qw=100W·cm-2时,最优占空比K=74%,下层通道高度Hc1=0.5mm,上层通道高度Hc2=0.9mm,其最高温度分布于受热面中部,最大温差比未经优化时降低20.37%。并对比了凹槽微通道与普通微通道的换热特性,结果表明,在入口速度大于3m/s时,凹槽微通道换热效果比普通微通道换热效果好。     

场协同下F的多股流换热器换热性能研究

本文在建立了多股流换热器的通用数值求解程序的基础上,综合考虑了多股流换热器由于通道排列效应和旁通效应产生的温度场、速度场和温差场的相互协同作用,重点分析了不同流体组织结构对多股流换热器性能的影响.最后,从场协同的角度,本文提出了流场组织协变温差场的多股流换热器性能优化方法.     

一种适用于大规模忆阻网络的忆阻器单元解析建模策略

忆阻网络是一种基于忆阻器单元的大规模非线性电路,在下一代人工智能、生物电子、高性能存储器等新兴研究领域发挥着重要作用.描述忆阻器单元物理和电学特性的模型对忆阻网络的性能仿真具有显著影响.然而,现有模型主要为非解析模型,应用于忆阻网络分析时可能存在收敛性问题.因此,提出了一种基于同伦分析法(homotopy analysis method, HAM)的忆阻器单元解析建模策略,该策略具有解析性和收敛性优化的特点,可提高忆阻器单元和相应忆阻网络的收敛性.此外,还提出了一种面向忆阻器单元模型的验证准则,以验证模型在大规模忆阻网络中的适用性.通过忆阻器单元和忆阻矩阵网络的长时演化实验以及与传统非解析(数值)方法的比较,验证了所提策略的解析性和收敛性优势;利用不同类型忆阻器单元和输入的实验,验证了该策略的扩展性.进一步地,基于上述实验,揭示了忆阻网络仿真出现收敛性问题的潜在原因.该策略可应用于基于忆阻网络的新兴研究.     

气冷服近体调温性能的数值分析

为了探讨气冷服的近体调温性能,构建了体表-服装几何模型,采用数值模拟的方法研究了平均皮肤温度、内外温差关于进气速度、进气温度及人体散热率的变化关系。结果表明:体表上半部分温度高于下半部分温度;平均皮肤温度与进气速度成幂函数关系,温差与进气速度成对数函数关系;平均皮肤温度及温差关于进气温度成线性关系,进气温度每降低1℃,则平均皮肤温度降低0.39℃,而温差上升0.41℃;平均皮肤温度关于人体散热率成线性变化,散热率每增大5W/m~2,平均皮肤温度升高0.6℃。     

R1270/CO_2复叠式制冷系统热力学分析

针对R1270/CO_2复叠式制冷系统,通过能量及分析的方法,分析了低温级冷凝温度、系统蒸发温度、系统冷凝温度以及冷凝蒸发器传热温差对系统COP、损I和质量流量的影响。分析结果表明,在其他变量一定的条件下,存在确定的低温级冷凝温度使系统COP最大,总损最小;适当的升高系统蒸发温度和降低系统冷凝温度,以及减小冷凝蒸发器传热温差,可以增大系统COP和降低损;R1270高温级部件和冷凝蒸发器的损占总损比例较大,需对其进行重点优化。降低低温级冷凝温度和系统冷凝温度,提高系统蒸发温度可以减少系统中R1270的充注量。     

玻璃包覆纯铜丝快速冷却温度场数值模拟

建立了玻璃包覆纯铜丝快速冷却过程温度场的有限元计算模型,模拟得出了冷却过程丝线横断面的温度分布图及节点温度随时间的变化关系。研究了冷却水温度、水流速度对玻璃包覆纯铜丝冷却效果的影响。结果表明:快冷时玻璃层内的温差最大可达45 K/m,铜芯内温差最大为0.12 K/m; 随着冷却水流速增大,冷却效果增强,流速达到0.5 m/s时冷却能力饱和; 冷却水温在283～303 K范围内变化时,冷却效果基本不变。     

膜换湿过程热质耦合的分析与模拟

从理论上分析了膜换湿过程中传质过程和传热过程之间的耦合关系,建立了相应的物理数学模型,发展了一种计算热质耦合的方法。分析结果表明传质过程对传热过程的影响主要体现在两方面:一是质量流携带的焓对传热过程的影响,二是吸附和脱附产生的吸附热对传热过程的影响。而传热过程对传质过程的影响主要体现在温度对膜湿阻的影响。采用数值模拟的方法对热质耦合过程进行了研究,结果表明:当热流与质量流方向相同时,热阻随湿度差的增大显著增大,而当热流与质量流方向相反时,热阻随湿度差的增大显著变小,而膜两侧湿度差对湿阻基本无影响。温度的升高会显著增大传质通量,同时降低湿阻,从而使得热流密度和热阻也受到显著的影响。     

热格子-Boltzmann模型非均匀网格算法及应用

本文针对曲边界流动换热问题,建立了一种新的热格子-Boltzmann非均匀网格算法.通过对环形腔内自然对流问题的模拟并与实验和经典理论结果对照,验证了该模型的正确性.然后将此方法运用到磁流体无泵驱动环路系统,研究了温差和磁场强度对此系统流动的影响.结果显示磁流体可以在环路内持续稳定流动;在加热和冷却入口处温度呈现V形分布,当温差达到50℃后,速度变化就不再明显.