improving the performance of liquid-based battery thermal management systems using flow patterns and contact surface with the battery

The advancement and commercialization of electric vehicles due to their advantages have increased research in this field. lithium-ion batteries are among the most important components of electric vehicles, and their performance is affected by temperature. in this study, fluid dynamics and heat transfer in a cooling system for battery cells were investigated using three-dimensional solid-fluid simulations. the thermophysical properties of the cooling fluid were considered variable with temperature and implemented using a user-defined function (udf). numerical simulation can effectively predict the thermal behavior of battery cells during discharge and match experimental data. this study examined the impact of different flow patterns and solid block contact surfaces on the maximum surface temperature and temperature distribution uniformity. the results show that the structure of incremental blocks can affect the temperature distribution of battery cells, such that in parallel flow, the maximum temperature of cells near the inlet increases by 0.65°c, and cells near the outlet decreases by 0.2°c. in contrast, in counter-flow, the maximum temperature of side cells is higher by 0.25°c. additionally, the study shows the impact of increased contact surface on system weight, indicating a significant weight reduction of about 28.5% in solid blocks with increased contact surface. this research demonstrates the potential of using numerical simulations to improve the design of thermal management systems in battery cells.

بهبود عملکرد سیستم های مدیریت حرارتی باتری مبتنی بر مایع با استفاده از الگوهای جریان و سطح تماس با باتری

پیشرفت و تجاری سازی خودروهای برقی به دلیل مزایایی که دارند باعث افزایش تحقیقات در این زمینه شده است. باتری‌های لیتیوم یونی یکی از مهم‌ترین اجزای خودروهای الکتریکی هستند و عملکرد آن‌ها تحت تاثیر دما است. در این مطالعه، دینامیک سیالات و انتقال حرارت در یک سیستم خنک‌کننده سلول‌های باتری با استفاده از شبیه‌سازی‌های سه‌بعدی سیال جامد مورد بررسی قرار گرفت. خواص ترموفیزیکی سیال خنک کننده با دما متغیر در نظر گرفته شد و با استفاده از یک تابع تعریف شده توسط کاربر (udf) اجرا شد. شبیه‌سازی عددی می‌تواند به طور موثر رفتار حرارتی سلول‌های باتری را در حین تخلیه پیش‌بینی کند و داده‌های تجربی را مطابقت دهد. این مطالعه تاثیر الگوهای جریان مختلف و سطوح تماس بلوک جامد را بر حداکثر دمای سطح و یکنواختی توزیع دما مورد بررسی قرار داد. نتایج نشان می‌دهد که ساختار بلوک‌های افزایشی می‌تواند بر توزیع دمای سلول‌های باتری تاثیر بگذارد، به طوری که در جریان هم‌زمان، حداکثر دمای سلول‌های نزدیک ورودی افزایش و سلول‌های نزدیک خروجی کاهش می‌یابد. در مقابل، در جریان مخالف، حداکثر دمای سلول های جانبی بیشتر است. علاوه بر این، این مطالعه تاثیر افزایش سطح تماس را بر وزن سیستم نشان می‌دهد، که نشان‌دهنده کاهش وزن قابل‌توجه در بلوک‌های جامد با افزایش سطح تماس است. این تحقیق پتانسیل استفاده از شبیه‌سازی‌های عددی را برای بهبود طراحی سیستم‌های مدیریت حرارتی در سلول‌های باتری نشان می‌دهد.