摘要：三元锂电池在电动汽车领域得到了越来越广泛的应用。对电池发生热失控时的喷阀射流速度场开展研究,将有助于反推热失控过程中电池内部的临界压力及压力变化,对辅助优化电池设计、准确预测火焰传播等具有重要意义。但是,锂电池在热失控过程中往往存在两次喷射,喷射产物不仅包括电池内的化学反应产气、电解液蒸发等,还包含部分颗粒和电池内部各部件的碎片等;此外,蒸发后的电解液也会在遇冷后凝结,使整个喷阀射流过程呈现气-液-固三相混合状态,提高了速度场辨识与测试的难度。因此,为实现在高温情况下喷阀射流的可视化及速度场辨识计算,本研究搭建了主要由高速相机、激光系统和电池防爆箱组成的实验台架,采用高速相机对电池热失控射流过程进行拍摄及处理。首先对流场流态开展初步分析;然后通过自适应滤波算法,有效降低成像时噪声的影响,并增强液滴的边缘细节信息;同时利用直方图均衡化进一步提高图像的对比度;最后,采用基于亚像素精度插值的互相关算法对喷射流场的速度场进行分析计算,得到了不同时刻的二维平面下的速度场数据,并进一步对不同时刻不同区域的速度特性进行了分析,为后续电池热失控机理研究和电池安全性能提升工作提供了基础。

摘要：锂离子电池对温度环境要求严苛,在低温下常出现失效、寿命衰退等现象.因此,为电池包设计高效、均匀且节能的加热方案,成为电动汽车在北方环境下发展的关键.引入计算流体动力学(CFD)的仿真计算方法,并采用多孔介质理论对电池包中电池模块进行简化分析,对电动汽车电池包在加热过程中的温升特性进行仿真分析计算,将仿真计算结果与实测数据进行对比验证,证明所采用的仿真方法及多孔介质简化模型可有效应用于电动汽车电池包的加热方案评估.根据分析结果对加热方案提出修正,并设计分块化的加热方案,即对局部加热功率进行控制.计算结果显示,优化后的分块加热方案,在总体功率降低167 W(约7%)的情况下,仍然可在50 min内将电池包从-13℃加热到5℃,并且将电池包中电池区域最大温差控制在5℃以内.

摘要：发动机润滑液瞬态振荡过程属于复杂的流固耦合问题,建立了曲轴-油底壳-润滑油流固耦合模型,采用耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)算法分析了车辆在启动、加速、制动和转向工况下的润滑油振荡响应,并对瞬态振荡过程进行了可视化,得到各个时刻润滑油的真实振荡情况;对CEL方法的有限元建模、体积分数处理作了分析与探讨,在此基础上对液体震荡情况下油底壳壁面进行了动态响应分析,得到了油底壳应力响应时间历程,结果表明在液体震荡的情况下,油底壳壁面应力曲线会出现尖刺现象,这对整机的NVH性能有很大影响。该结果对发动机设计中如何实现瞬态液体振荡过程的可视化和降低噪声有实际意义。

摘要：设计并搭建一个活塞振荡两相流可视化模拟试验台,利用3D打印技术还原某型号柴油机的活塞内冷油腔,针对甘油水溶液以及大豆油2种不同的冷却介质,在可视化拍摄流场图像的同时,收集出油数据并计算通过率.研究发现,所采用的试验方法可摒弃喷油飞溅干扰,准确采集出油量数据,获得了清晰可辨的可视化图像.将拍摄结果进行对比分析,并对两相流振荡的流型进行辨识和分类,发现当雷诺数达到20 000以上时,两相流振荡的流动状态会发生明显变化,流动进入强湍流状态.

摘要：针对外部热流导致的油温变化可能对摩擦副润滑状态产生影响这一问题,设计并搭建外热源摩擦润滑可视化试验台,对润滑油施加热流,在采集温度数据的同时,利用可视化装置测量油膜厚度,并可完成油膜气穴形态拍摄。研究发现,转速、油温等都是影响油膜厚度及气穴形态的重要因素。当转速升高时,气穴形态从宽扁型向细长型转变,而外部热流的施加容易破坏气穴形态,使油膜趋于紊乱并难以辨认。

摘要：在板翅式中冷器的设计过程中,冷热侧散热带和紊流带的匹配及其尺寸参数的选择对中冷器换热效率和流动阻力有着决定性的影响,是整个中冷器结构设计的关键环节。针对不同散热带和紊流带翅片结构形式组合方案,开展了数值仿真及试验研究。首先通过计算机数值单元仿真方法进行了辅助设计,结合CAD和CFD软件,完成了中冷器的初步设计、仿真、比较和选型;最后通过风洞试验研究,发现仿真分析结果和试验结论较为一致,验证了该方法的有效性及具备较强的工程价值。研究结果表明:在8个备选的中冷器散热带和紊流片翅片结构形式组合方案中,由锯齿型紊流带与直角波纹型散热带组合而成的结构具有最优的换热-阻力综合效果;翅片的高度和峰距对换热性能有重要影响,适当降低热侧通道的高度,增加散热带或紊流片的数目,减小翅片的波距和节距,有助于加强翅片与空气之间的热交换,进而提高换热效率。