Simcenter STAR-CCM+ 如何对电池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。从STAR-CCM+ V 2020.2 (15.04)开始可以藉由场函数interpolateTablePeriodic完成多次循环热源数据输入。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) interpolateTablePeriodic场函数如下

interpolateTablePeriodic(@Table("<tablename>"), "<x-column>", {LINEAR | STEP | SPLINE | CUBIC_AKIMA}, "<phi-column>", <scalar_expression_1>,<scalar_expression_2>)

在此:

• <scalar_expression_1> 变量即时间 ${Time}.
• <scalar_expression_2> 一个周期时间

案例数据如下:

场函数如下:

interpolateTablePeriodic(@Table("HeatsourceTable"), "Time", LINEAR, "HeatSource", ${Time}, 10)

10 为一个周期时间。

(2) 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interpolateTablePeriodic。

(2) 在interpolateTablePeriodic周期时间截至目前发行版V 2406 (1904)，它只能输入数字，不能采用参数(Global Parameter)输入。

(3) 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。