STAR

模型描述：1P3S的圆柱形锂离子电池组（电池单体已在BDS中完成建模，并封装成tbm文件），由外壳结构包裹固定。初始温度30℃，电池组以22.11 A恒流放电200 s，20℃的空气以1 m/s的速度流入壳内进行冷却。

东西/原料

STAR-CCM+ 13.02.011-R8

电池模子导入

1
打开STAR-CCM+，新建simulation，选择Parallel on Local Host，Compute Processes按照PC设置装备摆设选择，点击OK，保留为CylindricalCell.sim。
2
点击Continua > New > Physics Continuum，建立Physics 1模子，重定名为Battery Physics。
选择Optional Models中的Battery模子，其他为常规设置。
睁开Initial Conditions > Static Temperature，设为30 ℃。
3
点击Batteries > Battery Cells，右键Create from Tbm，打开TutorialCellCylindrical.tbm。这里的.tbm文件是在BDS里封装好的圆柱电池模子，采用了NTG模子。
END

界说电池组

1
点击Batteries > Battery Modules，右键新建电池组。睁开Batteries > Battery Modules > Battery Module > Module Configuration，Battery Cells选择Cylindrical Cell。
2
睁开Module Configuration > Battery Module Configuration，Option选择Staggered。
3
睁开Module Configuration > Module Connection Values > Series Connection Flip Option，Option选择Flip Starting With Second Cell。
4
睁开Module Configuration > Module Layout > Module Staggered Positioning，Gap Between Cells设为4 mm。
5
睁开Module Configuration > Module Layout > Module Staggered Size，Number of Cells in Staggered Row设为3。
END

界说Tab Connectors

1
点击File > Import > Import Surface Mesh，导入post1Cylindrical.x_b，post2Cylindrical.x_b，strapCylindrical.x_b模子。
2
睁开Batteries > Battery Modules > Battery Module > Tab Connections，右键选择Setup Tab Connections，依次将First Post Parts、Strap Parts、Second Post Parts设为Post 1、Strap、Post 2。
END

生当作电池组模子

1
点击Batteries > Battery Modules > Battery Module，右键选择Generate Battery Parts。
2
点击Battery Modules > Battery Module，右键选择Generate Connector Parts。新建Geometry Scene显示模子。
3
压印Tab Connectors。点击Launch Surface Repair，选择EndPlate、Post、Strap等Parts，点击OK。
4
切换至Global页面，点击Merge/Imprint single or multiple parts图标（Global Tools里第四个），弹出选项设置界面。Imprint Mode选择Multi-Part Imprint，Tolerance设为1.0E-6 m。
5
点击Priority Indexing，点击Create New Set，在Priority 1中选择除Post 1、Strap、Post 2外的所有Parts，点击OK。
同理，新建Priority 2，选择Battery Module: Tab Connection 0,0: Strap和Battery Module: Tab Connection 0,1: Strap。
同理，新建Priority 3，选择Battery Module: Tab Connection 0,0: Post 1、Battery Module: Tab Connection 0,0: Post 2、Battery Module: Tab Connection 0,1: Post 1、Battery Module: Tab Connection 0,1: Post 2。
设置完当作后，点击OK。
6
点击Find Pairs，然后再点击Imprint All，完当作压印。
END

界说电池组外壳

1
点击File > Import > Import Surface Mesh，导入externalCasingCylindrical.x_b模子。
2
睁开Geometry > Parts > Case > Surfaces > Faces，右键Split By Patch朋分进、出风口，别离定名为Inlet和Outlet。
3
睁开Batteries > Battery Modules > Battery Module > External Casing Geometry > External Casing Specification，Battery External Casing Specification选择Specify External Casing Using Part。
4
睁开Battery Module > Casing Values > External Casing Part，选择Case。
5
点击Battery Modules > Battery Module，右键选择Create External Casing Part。
END

建立Regions

1
点击Battery Modules > Battery Module，右键选择Generate Regions。在Additional (non-Battery) Parts to Generate Regions不选择任何parts，点击OK。
END

网格划分

1
睁开Batteries > Battery Modules > Battery Module，右键选择Setup Battery Meshing。睁开Continua > Mesh 1，重定名为Battery Mesh。
2
睁开Battery Mesh > Volumetric Controls > Battery Cell Tab Volumetric Control 1 > Mesh Values > Custom Size > Relative Size，Percentage of Base设为5。
3
新建Mesh Continuum，定名为External Casing Mesh。模子选择Surface Remesher和Polyhedral Mesher。
4
睁开Continua > External Casing Mesh > Reference Values > Base Size，设为5 mm。
5
点击Regions > Battery Module: External Casing，Mesh Continuum选择External Casing Mesh。
6
提交体网格划分。
END

界说壳内空气模子

1
新建Physics 1，定名为External Casing。选择物理模子。
睁开Initial Conditions > Static Temperature，设为30 ℃。
2
点击Regions > Battery Module: External Casing，Physics Continuum选择External Casing。
3
睁开Boundaries，Battery Module: External Casing.Case.Inlet设为Velocity Inlet，Battery Module: External Casing.Case.Outlet设为Pressure Outlet。
点击Battery Module: External Casing.Case.Inlet > Physics Values，Static Temperature设为20 ℃，Velocity Magnitude设为1 m/s。
END

界说电路回路

1
点击Batteries > Program Files，右键加载Tutorial3CDischargeCylindrical.prg文件。
2
点击Battery Modules > Battery Module，右键选择Create Circuit Element。
3
点击Program Files > Tutorial3CDischargeCylindrical.prg，右键选择Create Circuit Element。
4
睁开Circuits > Circuit 1 > Circuit Elements，同时选中(+) Battery Module和(-) Tutorial3CDischarge.prg，右键选择Create Connection。
同理，同时选中(-) Battery Module和(+) Tutorial3CDischargeCylindrical.prg，建立Connection。
5
考虑电路的欧姆热。点击Batteries > Battery Modules > Battery Module，右键选择Setup Connector Ohmic Heating。
睁开Continua > Battery Module Connectors: Ohmic Heating > Initial Conditions > Static Temperature，设为30 ℃。
END

求解前提

1
睁开Solvers，Implicit Unsteady时候步长设为1 s。
2
睁开Stopping Criteria，不勾选Maximum Steps，Maximum Inner Iterations设为5步，Maximum Physical Time设为200 s。
END

建立Reports

1
右键Reports，新建Maximum 1，定名为Maximum Temperature，Field Function选择Temperature，单元为℃，Parts选择Battery Module: Cylindrical Cell: Jellyroll。
2
新建Minimum 1，定名为Minimum Temperature，设置与Maximum Temperature不异。
同时选中Maximum Temperature和Minimum Temperature，右键Create Monitor and Plot from Report，选择Single Plot。将新建的Plot重定名为Temperature Monitor Plot。
睁开Plots > Temperature Monitor Plot > Axes > Left Axis > Title，改为Temperature (C)。
3
监测SOC转变。新建Volume Average 1，定名为State of Charge，Field Function选择Battery SOC，Parts选择Battery Module: Cylindrical Cell: Jellyroll。右键Create Monitor and Plot from Report。
END

后处置显示

1
监测电池卷心温度分布。新建Scalar Scene 1，定名为Temperature Scene。Parts选择Battery Module: Cylindrical Cell: Jellyroll，Field Function选择Temperature，单元为℃。Contour Style选择Smooth Filled。点击Color Bar，将Title Height设为0.04，Label Height设为0.035。
2
建立截面监测整个电池盒体的温度分布。点击Derived Parts > New Part > Section > Plane，Input Parts选择整个Region，Origin标的目的量设为[0.0, 0.03, 0.0]，Normal标的目的量设为[0.0, 1.0, 0.0]，勾选No Displayer，点击Create。
新建Scalar Scene，定名为Can Temperature。Parts选择Plane Section，其它设置与Temperature Scene不异。
3
睁开Tools > Annotations > Solution Time，拖拽至Temperature Scene和Can Temperature，将Solution Time的Height设为0.04。
4
记实输出汗青，定名为CylindricalCell.simh。Functions选择Temperature，Trigger选择Time Step，Frequency设为1。
这里要强调一点，.simh文件的保留路径必需为全英文，不然无法记实。
END

提交计较

1
保留，初始化，提交计较。
END

计较成果

1
电池卷心温度瞬态云图。
2
电池卷心温度曲线。最高温度34.48 ℃，最低温度34.18 ℃，温差0.3 ℃。
3
电池SOC转变曲线。
4
电池盒体在中截面上的温度分布。
5
建立流线图。右键Derived Parts，建立Streamline。
打开Temperature Scene，新建一个Streamline，parts选择Streamline，Scalar Field选择Velocity: Magnitude。在Color Bar中将Title Height设为0.04，Label Height设为0.035，Color Map选择cool-warm。
END