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题名基于变密度拓扑优化的液冷板散热流道设计
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作者
杨智颖
卢伟
姚嘉
程阳
伍德坚
文海龙
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机构
桂林电子科技大学机电工程学院
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出处
《储能科学与技术》
北大核心
2025年第2期702-713,共12页
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基金
国家自然科学基金(52165010)
桂林电子科技大学高层次人才科研启动基金(UF23045Y)。
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文摘
电动汽车的热管理以液冷散热为主,针对传统蛇形液冷板散热流道存在均温性差、压降高等不足,尝试应用拓扑优化技术进行流道设计,以满足电池包高温安全性和均温性的要求。首先,基于Comsol变密度拓扑优化的2D仿真,以设计域平均温度最低为目标函数,流道体积分数作为约束条件,通过变量控制法获得设计域中流道分布规律,采用亥姆霍兹过滤器进行敏度过滤,得到新型树状拓扑优化流道的设计。将2D拓扑仿真结果转化为实际流道几何模型,并通过3D打印技术制备树状拓扑流道散热板。采用热流耦合的仿真模拟技术,进行响应面实验设计,研究流道体积分数A、入口温度B、流量C对散热性能的交互影响,通过实验验证了拓扑流道的实际温控能力,证实了仿真模拟的高预测精度。利用非支配遗传算法的优化迭代分析,获取最优帕累托前沿解,即A=0.3、B=20℃、C=10 L/min时具有最佳散热性能。拓扑流道最优方案与蛇形流道相比,进出口压降从4863 Pa下降到822 Pa,下降83%;电池模组最高温度从27.88℃下降到27.21℃,下降2.4%;温差从5.7℃下降到4.95℃,下降13.2%。以上结果均满足了电池模组驱动耐久工况下的测试要求。本工作验证了树状拓扑优化流道进行电池模组热管理的优势,为电池热管理系统的设计提供了有效的方案。
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关键词
电池包热管理
变密度拓扑优化
树状流道设计
响应面优化
非支配遗传算法
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Keywords
battery pack thermal management
variable density topology optimization
tree-like flow channel design
response surface optimization
non-dominated genetic algorithms
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分类号
TM912
[电气工程—电力电子与电力传动]
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