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题名基于电化学-热-力耦合模型的锂离子电池热失控研究
被引量：1
- 1
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作者
张赛
汪振毅
胡世旺
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机构
昆明理工大学机电工程学院
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出处
《安全与环境学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期551-559,共9页
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基金
云南省科技厅青年基金项目(KKSQ201701008)。
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文摘
为提升锂离子电池的安全性能,减少由热失控导致的安全事故,分析电池温升的原因并有效降低其温度,依据电化学反应中浓度、电势与热模型中温度的相互影响关系,建立电化学-热-力耦合模型。通过模拟单电池和电池组温度分布的实时情况,分析单电池温度不均匀分布和电池组温度正态分布情况的原因,探讨换热面积和流通量对散热量的影响,研究电池组中单体电池的位置分布及不同传热介质的散热情况。研究结果显示:低温和相对高温环境下,欧姆热、极化热及电化学反应热产热占比不同,但产热最高温度未达到电极材料与电解液分解反应的临界温度420 K;高温环境下,电池温度持续升高接近临界温度,出现热失控趋势,对流换热系数对电池影响较大。电池组间隙为10 mm和20 mm时,整体温度比间隙为0时分别降低了1.1%和1.8%;与无间隙电池组相比,以铜板和铝板为传热介质的电池组温度分别降低了2.0%和1.6%。
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关键词
安全工程
电化学-热-力耦合
间隙电池组
对流换热系数
热失控
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Keywords
safety engineering
electrochemical-thermal-mechanical coupling
gap battery pack
convective heat transfer coefficient
thermal runaway
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分类号
X932
[环境科学与工程—安全科学]
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题名考虑多层吸附诱导流的页岩微纳米孔道渗流分形模型
被引量：3
- 2
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作者
胡世旺
张赛
汪振毅
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机构
昆明理工大学
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出处
《特种油气藏》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期139-146,共8页
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基金
云南省科技厅青年基金“基于分形理论的多孔材料热质传递系数与热-质全耦合数学模型”(KKSQ201701008)。
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文摘
针对页岩气渗流过程模拟难度大的问题,运用分形理论描述页岩气储层微观结构,基于吸附层多层吸附现象,考虑了压力敏感效应和真实气体效应,推导了微纳米页岩气的质量流量表达式,建立了页岩气微纳米分形表观渗透率模型。通过数值模拟与昭通页岩气田A1井实际生产数据进行对比,验证了模型的准确性。结果表明:孔道表面吸附气层数对压力变化的敏感性较高,对温度变化的敏感性较低;受压力敏感效应的影响,页岩气扩散阻力随之增大,使得表观渗透率下降;随着气体压缩因子的增大,吸附层厚度增加,吸附区截面面积占比提高,同时,页岩孔道的压力敏感效应使得孔道直径减小,吸附气诱导流随之先减小后趋于平缓,使得页岩气整体表观渗透率减小。研究成果可为页岩气数值模拟提供部分理论基础,通过控制影响页岩气分形渗透的主控要素提高页岩气压裂开发采收率。
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关键词
多层吸附
微纳米
压力敏感效应
真实气体效应
吸附气诱导流
分形
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Keywords
multi-layer absorption
micro-nano
pressure sensitive effect
real gas effect
induced flow of absorbed gas
fractal
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分类号
TE312
[石油与天然气工程—油气田开发工程]
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题名多孔介质两相流动分形质-热弥散系数模型
- 3
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作者
胡世旺
张赛
汪振毅
王宪军
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机构
昆明理工大学机电工程学院
华能澜沧江水电股份有限公司集控中心
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出处
《排灌机械工程学报》
CSCD
北大核心
2024年第6期576-582,590,共8页
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文摘
利用分形理论描述了多孔介质微观孔喉结构,研究了两相流体在孔道空间内的占比情况,考虑了流体经过孔喉结构处流动状态发生改变产生二次流引起的局部水头损失,结合两相流体的沿途储热能力的差异,推导出孔道中同时存在两种相态流体的速度弥散效应和热弥散系数表达式.研究结果表明:饱和度小于0.1或大于0.9时,非湿润相流体速度弥散和热弥散系数变化受饱和度的影响较小,只与微观孔喉结构有关.当孔喉比为1时,局部水头损失为0,不存在速度弥散效应和热弥散效应;孔喉比大小在1~200时,速度弥散效应和热弥散效应随饱和度、孔喉比和流体物性参数的改变而改变;孔喉比大于200时,速度弥散效应变化不明显,对热弥散系数的影响不再显著,与饱和多孔介质孔喉比为150时速度弥散效应不再显著的结论不一致.壁面温度一定,当孔喉比大于2时,孔喉间隙近壁处的二次流停滞导致加热时间增加,孔喉结构间隙之间的流体温度与孔道壁面的温度近似相等,速度弥散和热弥散效应不受温度影响.
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关键词
两相流动
热弥散
速度弥散
孔喉结构
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Keywords
two-phase flow
thermal dispersion
velocity dispersion
pore throat
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分类号
S277.9
[农业科学—农业水土工程]
O359.2
[农业科学—农业工程]
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题名含湿相变粗糙多孔材质的热质耦合分形研究
被引量：4
- 4
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作者
高伟业
张赛
张杰
胡世旺
汪振毅
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机构
昆明理工大学机电工程学院
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出处
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2022年第5期561-568,共8页
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基金
昆明理工大学省级项目(人培)(KKSY201601011)
云南省科学技术厅青年基金(KKSQ201701008)。
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文摘
多孔材质复杂的内部结构和含湿状态对传热和传质特性有着重要意义,其热质耦合传递过程广泛存在于能源开发和工程隔热等领域.不同于在多孔材质理想状态下对传热和传质特性的单方面分析,该文将孔道的分布参数、粗糙表面、含湿状态和相变等因素考虑进去,运用分形理论推导出了含湿相变粗糙表面多孔材质的渗流系数和耦合等效导热系数的表达式.结果表明,渗流系数与面积分形维数、含湿饱和度呈正相关,与相对粗糙度、迂曲分形维数呈负相关;耦合等效导热系数与渗流系数、相变量呈正相关,与相对粗糙度呈负相关.此外,结果还表明,相变量以及相变引起的气体膨胀压强差对热质耦合传递也有着重要影响.
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关键词
含湿饱和度
相变
粗糙表面
热质耦合传递
分形
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Keywords
moisture saturation
phase-change
rough surface
thermo-mass coupling transfer
fractal
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分类号
O359.2
[理学—流体力学]
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题名锂离子电池电极微结构的分形建模及热-化耦合
被引量：1
- 5
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作者
汪振毅
张赛
胡世旺
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机构
昆明理工大学机电工程学院
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出处
《储能科学与技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第11期3574-3582,共9页
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基金
昆明理工大学省级项目(KKSY201601011)
云南省科技厅青年基金项目(KKSQ201701008)。
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文摘
锂离子电池电极是决定电池性能优劣的关键因素,在多孔电极理论基础上引入分形理论,重构电极的微结构,考虑结构参数以及温度对有效扩散系数的影响,推导出锂离子在固、液相中有效扩散系数的理论模型,对其影响因素进行分析;建立热-化耦合模型,分析热模型与电化学模型之间的关系;模拟放电过程,探究不同固、液相有效扩散系数对放电性能的影响。结果表明,液相中锂离子的有效扩散系数随面积分形维数、孔隙度以及温度增大而增大,随迂曲分形维数增大而减小;固相有效扩散系数随面积分形维数增大而减小;在相对高倍率放电的情况下,改变负极颗粒粒径大小及分布,使得电极微观结构发生变化,从而使锂离子在固、液相中有效扩散系数发生变化,进一步影响了电池的最大放电容量。本工作为锂离子电池电极的制造提供了基础理论参考。
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关键词
锂离子电池
分形理论
电极微结构
有效扩散系数
颗粒粒径
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Keywords
lithium-ion battery
fractal theory
electrode microstructure
effective diffusion coefficient
particle size
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分类号
TM911.3
[电气工程—电力电子与电力传动]
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题名多孔介质热弥散系数的分形模型
被引量：1
- 6
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作者
张杰
张赛
高伟业
胡世旺
汪振毅
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机构
昆明理工大学机电工程学院
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出处
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2022年第5期553-560,共8页
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基金
昆明理工大学省级项目(人培)(KKSY201601011)
云南省科学技术厅青年基金(KKSQ201701008)。
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文摘
热弥散系数是与流体的物性和多孔介质结构有关的,表征多孔介质传热传质强弱的重要参数.该文建立了分形多孔介质的孔喉结构模型,研究了在孔喉结构处流体由湍流状态变为层流状态的局部水头损失和速度弥散效应,在考虑微观孔喉结构和速度弥散效应的影响下,推导了热弥散系数关系式.研究表明,热弥散系数与孔喉比、孔喉结构个数和迂曲分形维数成正比,与孔隙率和面积分形维数成反比.进一步研究发现,孔喉比在1~150范围内对速度弥散效应有显著影响,流体在孔喉结构处存在局部水头损失,导致速度弥散效应增强,热弥散系数增大.
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关键词
多孔介质
孔喉比
局部水头损失
分形
热弥散
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Keywords
porous media
pore-throat ratio
local head loss
fractal
heat dispersion
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分类号
O357.5
[理学—流体力学]
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题名孔喉结构薄膜热质传递的分形模型
- 7
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作者
张杰
张赛
高伟业
胡世旺
汪振毅
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机构
昆明理工大学机电工程学院
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出处
《农业装备与车辆工程》
2022年第11期26-31,共6页
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基金
昆明理工大学省级项目(人培)“多孔材料热质传递及耦合问题的分形研究”(KKSY201601011)
云南省科学技术厅青年基金项目“基于分形理论的多孔材料热质传递系数与热-质全耦合数学模型”(KKSQ201701008)。
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文摘
运用分形理论,建立了气体在膜介质中的流速模型,基于流速模型推导出气体通过膜介质的扩散系数模型和换热系数模型。分析了膜介质的孔喉比、迂曲分形维数、面积分形维数、孔隙率和固体颗粒直径等微观结构参数对膜介质传热传质的影响。结果表明,孔喉微观结构参数对膜介质的传热传质过程具有重要影响。扩散系数和换热系数与孔隙率、固体颗粒直径和面积分形维数呈正比。喉道直径一定时,固体颗粒直径增大,膜介质内部孔隙直径增加,流动阻力变小,膜介质的传热传质能力增强;扩散系数和换热系数与孔喉比、迂曲分形维数呈反比;固体颗粒直径一定时,孔喉比增大,喉道直径变小,迂曲分形维数增大,面积分形维数减小,流动阻力变大,膜介质的传热传质能力减弱。
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关键词
膜介质
孔喉结构
传热传质
分形理论
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Keywords
membrane
pore-throat model
heat and mass transfer
fractal theory
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分类号
TK121
[动力工程及工程热物理—工程热物理]
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