本文關(guān)鍵詞：水下航行器電池艙段熱過程研究

  更多相關(guān)文章： 鋰/亞硫酰氯電池 電池組 有限元方法 對流耦合傳熱 強(qiáng)化傳熱解決方案

【摘要】：智能、無人水下航行器在海洋調(diào)查、水下監(jiān)聽、反水雷戰(zhàn)、反潛戰(zhàn)、載荷投送、通信/導(dǎo)航和時(shí)敏打擊等方面發(fā)揮著重要作用，這一裝備主要依賴安靜可靠、經(jīng)濟(jì)高效及高能高功率的動力電源。大容量、高功率的鋰/亞硫酰氯電池組可以為水下航行器安全可靠地執(zhí)行水下/水面作業(yè)提供重要能源保障，但是大規(guī)模鋰/亞硫酰氯電池組長時(shí)間大電流放電時(shí)容易發(fā)生熱失控現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了鋰/亞硫酰氯電池在電動力水下航行器領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此，本文采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)測量方法重點(diǎn)研究了鋰/亞硫酰氯電池放電電流和強(qiáng)化傳熱解決方案對水下航行器電池艙段內(nèi)部溫度和速度特性的影響。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。 （1）采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)測量方法詳細(xì)研究了放電電流和空氣對流換熱強(qiáng)度對ER48660型鋰/亞硫酰氯電池溫度特性的影響，明確單體電池放電電流和電池溫度特性之間的關(guān)系。 （2）采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)測量方法研究了ABS/PPS電池架強(qiáng)化傳熱解決方案和放電電流對電池艙段內(nèi)部溫度和速度特性的影響，重點(diǎn)探索影響電池艙段散熱效率的薄弱環(huán)節(jié)。 （3）采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)測量方法研究了鋁基ABS/PPS電池架、ABS/PPS/鋁基/銅基網(wǎng)狀肋片和導(dǎo)軌強(qiáng)化傳熱解決方案和電池組放電電流對電池艙段內(nèi)部溫度和速度特性的影響，重點(diǎn)強(qiáng)化了軸向、電池組內(nèi)部單體電池間以及航行器殼體和電池組殼體之間環(huán)形空氣間隙等薄弱環(huán)節(jié)的傳熱強(qiáng)度，從而降低電池艙段溫度，減小單體電池間溫差。 （4）采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)測量方法研究了熱管強(qiáng)化傳熱解決方案和電池組放電電流對電池艙段內(nèi)部溫度和速度特性的影響，平衡電池組內(nèi)部單體電池間溫差，提高單體電池間溫度分布均勻性，從而保證單體電池安全可靠地工作。 （5）采用數(shù)值模擬方法研究了石蠟相變強(qiáng)化傳熱解決方案和電池組放電電流對電池艙段內(nèi)部溫度和速度特性的影響，重點(diǎn)探索提高電池組散熱效率，，從而降低電池艙段溫度，減小單體電池間溫差。 （6）鑒于圓形電池組空氣間隙體積分?jǐn)?shù)偏高，導(dǎo)致電池組功率密度和散熱效率偏低，設(shè)計(jì)了一種單體電池緊密排列的六邊形電池組，并采用數(shù)值模擬方法研究了ABS/PPS電池架強(qiáng)化傳熱解決方案和六邊形電池組放電電流對電池艙段內(nèi)部溫度和速度特性的影響，重點(diǎn)探索降低電池組內(nèi)部空氣間隙體積分?jǐn)?shù)，從而提高電池艙段散熱效率和輸出功率。 （7）采用數(shù)值模擬方法研究了石蠟相變強(qiáng)化傳熱解決方案和六邊形電池組放電電流對電池艙段內(nèi)部溫度和速度特性的影響，重點(diǎn)探索提高六邊形電池組熱擴(kuò)散率，從而降低電池艙段溫度，減小單體電池間溫差。 研究結(jié)果表明，石蠟相變強(qiáng)化傳熱解決方案可以明顯提高電池組熱擴(kuò)散率，顯著降低電池艙段溫度，減小單體電池間溫差；和圓形電池組相比，六邊形電池組在相同溫度下可以提供更高功率輸出，在等量功率輸出條件下六邊形電池組內(nèi)部溫度更低。
【關(guān)鍵詞】：鋰/亞硫酰氯電池 電池組 有限元方法 對流耦合傳熱 強(qiáng)化傳熱解決方案
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U674.941
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 研究內(nèi)容14-15
• 1.3.1 單體鋰/亞硫酰氯電池?zé)醾鬟f研究14
• 1.3.2 水下航行器電池艙段熱傳遞研究14-15
• 1.4 研究方法15
• 1.5 本章小結(jié)15-18
• 第2章 水下航行器電池艙段熱傳遞研究18-52
• 2.1 鋰原電池18-21
• 2.1.1 鋰原電池特點(diǎn)18-19
• 2.1.2 鋰原電池分類19-20
• 2.1.3 鋰原電池安全性20-21
• 2.2 單體鋰/亞硫酰氯電池?zé)醾鬟f研究21-29
• 2.2.1 鋰/亞硫酰氯電池工作原理22-23
• 2.2.2 鋰/亞硫酰氯電池?zé)醾鬟f數(shù)學(xué)物理模型23-25
• 2.2.3 鋰/亞硫酰氯電池?zé)醾鬟f數(shù)值模擬25-27
• 2.2.4 鋰/亞硫酰氯電池?zé)醾鬟f試驗(yàn)研究27-29
• 2.3 電池艙段熱傳遞研究29-50
• 2.3.1 電池艙段熱傳遞理論基礎(chǔ)29-30
• 2.3.2 電池艙段熱傳遞數(shù)學(xué)物理模型30-38
• 2.3.3 電池艙段熱傳遞數(shù)值模擬38-48
• 2.3.4 ABS 電池架強(qiáng)化傳熱試驗(yàn)研究48-50
• 2.4 本章小結(jié)50-52
• 第3章 電池架、網(wǎng)狀肋片、導(dǎo)軌強(qiáng)化傳熱電池艙段熱傳遞研究52-80
• 3.1 鋁基注塑電池架強(qiáng)化傳熱電池艙段熱傳遞研究52-65
• 3.1.1 鋁基注塑電池架強(qiáng)化傳熱數(shù)值模擬53-62
• 3.1.2 鋁基 ABS 電池架強(qiáng)化傳熱試驗(yàn)研究62-65
• 3.2 網(wǎng)狀肋片強(qiáng)化傳熱電池艙段熱傳遞研究65-71
• 3.3 導(dǎo)軌強(qiáng)化傳熱電池艙段熱傳遞研究71-77
• 3.4 本章小結(jié)77-80
• 第4章 熱管強(qiáng)化傳熱電池艙段熱傳遞研究80-94
• 4.1 熱管工作原理80-83
• 4.2 熱管強(qiáng)化傳熱數(shù)值模擬83-90
• 4.3 熱管強(qiáng)化傳熱試驗(yàn)研究90-92
• 4.4 本章小結(jié)92-94
• 第5章 石蠟相變強(qiáng)化傳熱電池艙段熱傳遞研究94-118
• 5.1 石蠟相變強(qiáng)化傳熱原理94-96
• 5.2 石蠟相變強(qiáng)化傳熱圓形電池組熱傳遞研究96-107
• 5.2.1 石蠟相變強(qiáng)化傳熱圓形電池組熱傳遞研究96-103
• 5.2.2 導(dǎo)軌石蠟相變強(qiáng)化傳熱圓形電池組熱傳遞研究103-107
• 5.3 石蠟相變強(qiáng)化傳熱六邊形電池組熱傳遞研究107-117
• 5.3.1 ABS/PPS 電池架強(qiáng)化傳熱六邊形電池組熱傳遞研究107-111
• 5.3.2 石蠟相變強(qiáng)化傳熱六邊形電池組熱傳遞研究111-117
• 5.4 本章小結(jié)117-118
• 第6章 全文總結(jié)118-124
• 6.1 電池艙段動力電池選擇118-119
• 6.2 電池艙段強(qiáng)化傳熱解決方案評價(jià)119-122
• 6.3 展望122-123
• 6.4 本章小結(jié)123-124
• 參考文獻(xiàn)124-128
• 附錄128-140
• 附錄 A 圖題檢索128-134
• 附錄 B 表題檢索134-136
• 附錄 C 學(xué)術(shù)符號表136-140
• 致謝140-142
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文和參加科研情況142-144

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：553901