在能源危機(jī)的時代背景下,綠色新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅猛。作為電動汽車、混合動力汽車及燃料電池汽車蓄能裝置中的核心元件,大容量鋰離子動力電池愈發(fā)廣泛地受到重視。在影響鋰電池工作性能的各項(xiàng)指標(biāo)當(dāng)中,溫度條件尤為重要。合理的溫度環(huán)境是提高電池工作可靠性和延長電池壽命的關(guān)鍵所在,因此對電池進(jìn)行有效的熱管理勢在必行。采用相變材料(PCM)的熱管理系統(tǒng)具有蓄熱量大、系統(tǒng)體積小、結(jié)構(gòu)簡單和無需消耗額外能量等優(yōu)點(diǎn),因此其應(yīng)用前景廣闊。相變材料的蓄熱特性決定了熱管理系統(tǒng)的性能優(yōu)劣,本文首先對單質(zhì)石蠟相變材料和泡沫鋁/石蠟復(fù)合相變材料的蓄熱性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,對比了不同工況下的相變響應(yīng)時間、溫度分布和蓄熱時間。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,相較于單質(zhì)石蠟,復(fù)合相變材料的相變響應(yīng)時間更短,溫度分布也更為均勻。此外,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明在7000 W/m2、12000 W/m2、15000 W/m2這三種加熱工況下,復(fù)合相變材料的蓄熱時間比單質(zhì)石蠟分別縮短了35.35%、22.14%、39.90%。鑒于實(shí)驗(yàn)測點(diǎn)的局限性,無法全面獲得相變材料整個蓄熱過程中相變界面與溫度場、速度場的變化,以及傳熱因素的影響作用,因此,本文重點(diǎn)通過數(shù)值模擬手... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 相變熱管理系統(tǒng)應(yīng)用背景
        1.2.1 鋰電池?zé)峁芾砑夹g(shù)發(fā)展概況
        1.2.2 儲能與相變熱管理技術(shù)
    1.3 熱管理系統(tǒng)中復(fù)合相變材料的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 復(fù)合相變材料國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 復(fù)合相變材料國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 相變蓄熱實(shí)驗(yàn)
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料物性測定
        2.1.1 固態(tài)石蠟體積膨脹率的測定
        2.1.2 泡沫鋁骨架孔隙率的測定
    2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        2.3.1 加熱熱流密度方向的溫度變化
        2.3.2 垂直加熱熱流密度方向的溫度變化
        2.3.3 高度方向的溫度變化
    2.4 本章小結(jié)
3 基于石蠟相變材料的泡沫鋁骨架物理-數(shù)學(xué)模型的建立
    3.1 泡沫鋁材料
        3.1.1 泡沫鋁特性簡介
        3.1.2 三維建模方法簡介
    3.2 物理模型的建立
    3.3 計算域與模型參數(shù)
        3.3.1 計算域
        3.3.2 模型參數(shù)及假設(shè)
    3.4 控制方程與邊界條件
        3.4.1 控制方程
        3.4.2 多孔介質(zhì)內(nèi)石蠟相變蓄熱過程的流動特性
        3.4.3 邊界條件及初始條件
        3.4.4 電池產(chǎn)熱量相關(guān)參數(shù)及熱源選擇
    3.5 網(wǎng)格劃分與模型可靠性驗(yàn)證
        3.5.1 網(wǎng)格劃分
        3.5.2 模型可靠性驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
4 數(shù)值模擬結(jié)果分析
    4.1 單質(zhì)石蠟
        4.1.1 相變界面演化過程
        4.1.2 速度影響下的熔融區(qū)運(yùn)動變化分析
    4.2 泡沫鋁/石蠟復(fù)合相變材料
        4.2.1 相變界面演化過程
        4.2.2 速度影響下的熔融區(qū)運(yùn)動變化分析
    4.3 相變材料傳熱特性分析
        4.3.1 溫度分布
        4.3.2 溫升速率
    4.4 多孔泡沫骨架結(jié)構(gòu)與傳熱特性分析
        4.4.1 孔隙率對傳熱速率的影響
        4.4.2 孔隙率對溫度分布均勻性的影響
        4.4.3 孔隙尺度對相變流動傳熱過程的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與研究展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄
作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：2915472