تحلیل عددی عملکرد حرارتی سیستم مدیریت حرارتی باتری لیتیوم-یون با استفاده از جریان نانوسیال در مجاری موج دار

در این پژوهش، عملکرد حرارتی یک بسته باتری لیتیوم-یون متشکل از ده سلول تحت خنک کاری فعال نانوسیالی، به روش اجزای محدود مورد واکاوی دقیق قرار گرفت. پیکربندی هندسی سامانه شامل سه مجرای ورودی و کانال های موج دار تعبیه شده در فواصل میان سلول هاست که با هدف بهینه سازی الگوی جریان و تشدید نرخ انتقال حرارت طراحی شده اند. در این شبیه سازی، رفتار ترموفیزیکی بسته باتری در نرخ تخلیه ثابت ۳ C و تحت تاثیر تغییر کسر حجمی نانوذرات (۰ تا ۲ درصد) و سرعت ورودی نانوسیال (۱ تا ۴ میلی متر بر ثانیه) ارزیابی شد. یافته های عددی حاکی از آن است که افزایش غلظت نانوذرات منجر به تقلیل معنادار دمای بیشینه، دمای متوسط و دمای خروجی جریان می گردد؛ به نحوی که در کسر حجمی ۲ درصد، دمای بیشینه حدود ۸/۰ درصد نسبت به سیال پایه (آب) کاهش یافته و ضریب انتقال حرارت جابجایی به مقدار بیشینه خود میل می کند. همچنین، ارتقای سرعت جریان از ۱ به ۴ میلی متر بر ثانیه، کاهشی ۲/۳ درصدی در دمای بیشینه را رقم زده و ضریب انتقال حرارت را به مقادیر فراتر از ۱۳۰ وات بر مترمربع کلوین ارتقا می دهد. تحلیل نتایج نشان دهنده هم افزایی مثبت میان غلظت نانوذرات و دبی جریان در بهبود راندمان سیستم مدیریت حرارتی باتری است. این مطالعه بر نقش حیاتی تنظیم دقیق پارامترهای رئولوژیک و هیدرودینامیکی نانوسیال جهت تضمین پایداری حرارتی و جلوگیری از فرار حرارتی سلول ها در نرخ تخلیه عملیاتی تاکید می ورزد.

کلیدواژه ها:

باتری لیتیوم یون ، مدیریت حرارتی باتری ، خنک کاری با نانوسیال ، کانال موجی ، شبیه سازی اجزای محدود