哈尔滨工业大学马强获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利热电池的热仿真方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119475693B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411484099.7,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权热电池的热仿真方法是由马强设计研发完成,并于2024-10-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本热电池的热仿真方法在说明书摘要公布了:热电池的热仿真方法,属于热电池技术领域,本发明为解决热电池模拟研究存在的问题。本发明方法包括以下步骤:S1、建立热电池三维仿真模型;S2、将热电池三维仿真模型载入COMSOL软件中;S3、热电池传热物理模型的控制方程设计;S4、热电池边界达到热平衡设计;S5、对热电池三维模型进行网络划分并设置边界条件;S6、进行仿真计算得到热电池激活过程温度分布云图和热电池的应力分布云图。
本发明授权热电池的热仿真方法在权利要求书中公布了:1.热电池的热仿真方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: S1、建立热电池三维仿真模型; S2、将热电池三维仿真模型载入COMSOL软件中; S3、热电池传热物理模型按以下控制方程设计: 其中,ρ为热电池各材料密度,Cp为各材料比热容,T为热电池内部各处温度,t为热电池自点火起的时间,为梯度运算符,k为各材料导热系数,χ为电解质质量分数,Δ为差分运算符,HL为电解质相变潜热,w为固化电解质的质量分数,iA为热电池内部各处面电流密度,R为热电池内部电阻,Qrh为热电池工作过程中的化学反应热; S4、热电池边界达到热平衡设计; S5、对热电池三维模型进行网络划分并设置边界条件; S6、进行仿真计算得到热电池激活过程温度分布云图和热电池的应力分布云图; 步骤S4中热电池边界达到热平衡设计过程为: S41、热电池与环境之间进行自然对流换热,且换热量按下式计算: Qh=hwTw-TsAs 式中,Qh为热电池与环境间的换热量,hw为热电池与环境间的对流换热系数,Tw为环境温度,Ts为热电池表面温度,As为热电池与环境间对流换热的有效面积; S42、电池组件径向作为x方向,电池组件纵向为y方向,分别计算x方向有效导热系数keffx和y方向的有效导热系数keffy: 式中,lj为热电池组件径向厚度,kj为热电池组件径向导热系数,li为热电池组件轴向厚度,ki为热电池组件轴向导热系数; S43、根据步骤S41和步骤S42热电池边界处达到热平衡的关系式设计为: 式中,表示径向单位向量; 步骤S5中设置边界条件如下: 条件1、电池内部仅考虑导热和不同部件之间的接触热阻,接触热阻设置为层热阻0.001K·m2W; 条件2、初始温度设置:热电池与环境之间存在自然对流换热,设置环境温度Tw=293.15K;热电池各处初始温度均与环境温度相等; 条件3、忽略整个传热过程中的辐射传热; 条件4、激活过程热源设置:发热功率设置为均匀分布在加热片内部的内热源,加热时间为0~0.5s;根据热片密度2.88gcm3和发热量1084Jg获取平均发热6243840000Wm3,即激活过程热源Sh=6243840000Wm3; 条件5、对称边界条件:中心轴线处应设置为对称边界条件,即当热电池半径r=0时,满足关系式。
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