Simcenter STAR-CCM+ 使用interpolateTable对电池热源进行持续充放电循环热源数据输入

1. 背景:

电池热管理散热系统进行性能分析时，根据国标法规除了需要输入热源外，需要进行持续周期性充放电循环，模拟储能电源在长期使用状态可靠度。热源可以藉由表格方式输入，如下Fig 1所示，每一次循环时间10秒，充电7.5秒，放电2.5秒，自产热分别为3,000 W与 1,000 W。总共进行5次循环。可藉由场函数interpolateTable完成热源数据输入。若循环次数修改，需要重新建构表格数据。

                                                                  Fig 1

2. Solution

观察此数据曲线，每一个循环都是相同分布，因此我们可以仅输入一次循环的热量数据，如Fig 2所示。第2个循环与第1个循环相差一个周期，相当于在时间轴偏移一个周期。绿色曲线为第一个循环数据，黄色曲线是监测结果。

                                                                  Fig 2

操作说明简述如下:

1. 使用软件自带fmod库函数，对周期相除，得到余数。余数可对应到第一个周期，完成时间轴偏移。

fmod库函数:

fmod(x,y)     : x modulus y; the floating point remainder of x/y

新的时间轴(Time_custom)

 ${Time} < ${T_Period} ? ${Time} : fmod(${Time}, ${T_Period})

在此: T_Period: 循环时间: 10秒

2. interpolateTable场函数如下

interpolateTablePeriodic(@Table("<tablename>"), "<x-column>", {LINEAR | STEP | SPLINE | CUBIC_AKIMA}, "<phi-column>", <scalar_expression>)

在此:

• <scalar_expression> 变量即时间 ${Time}

案例数据如下:

场函数如下:

interpolateTable(@Table("HeatsourceTable"), "Time", LINEAR, "HeatSource", ${ Time_custom})

1. 本案例模拟固体传热，它是一个长宽高各为0.1 m的方柱电池，发热热源由上述说明使用场函数建构，在方柱电池表面散热采用对流换热。持续进行5次充放电循环。监测最高温度与最低温度分布如下，同时进行温度差(最高温度与最低温度)分析。电池散热设计评判用温度差控制在5 C，本研究最高温度差在5.24 C，需要小幅修正散热设计。

                                                                        Fig 3 

3. Summary:

(1) 本报告以固体传热为案例，介绍循环热源设定的方法。使用场函数interpolateTable与自定义时间轴。

(2) 本案例截图与sim file是用V 2302 (18.02)建立，在不同软件版本图示与说明会存在微小差异。