商品簡介
本書重點講述了鋰離子電池和燃料電池的模擬技術，通過對電池工作過程中的流動、傳熱、電化學、熱電耦合、熱失控等場景進行模擬，並通過不同類型電池、不同維度的模擬實例進行講解，説明讀者建立電池模擬的必要知識和流程，並為其具體工程排除問題時提供方法或思路，促進我國新能源行業電池設計水準的提高。
本書可供剛進入新能源行業從事電池設計的工程師閱讀，同時兼顧有多年實際工作經驗的工程技術人員，此外，對高校相關專業的學生也大有裨益。
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序
序
目前我國正經歷從中國製造到中國創造的轉型期，也是處於充滿挑戰與機遇的經濟大環境背景下。邁入國家“十四五”規劃，“堅持創新驅動發展，全面塑造發展新優勢”、“加快數字化發展，建設數字中國”等一系列指導方針給我們指明了發展的方向。
企業要想在越來越短的設計週期裡設計出更創新更有競爭力的產品，就必須依靠數字化技術，尤其是工程模擬技術來優化和創新產品，新能源動力電池行業同樣如此。因此越來越多的電池企業認識到工程模擬的重要性，不斷加強應用水準和拓展應用場景，希望借此來提升企業的行業競爭力。大量的產品研發及工程案例證實，工程模擬技術的使用已經成為企業研發不可或缺的手段和工具。
工程模擬是一件複雜的工作，工程師不但要有豐富的理論知識和工程實踐經驗，還要掌握多種不同的工業軟件。與發達國家相比，我國電池行業模擬的應用成熟度還有較大差距，如何快速培養出有技能、有經驗的模擬工程師對於推動電池行業快速發展有重大意義。
ANSYS作為世界領先的工程模擬軟件供應商，為電池行業提供了完善且成熟度極高的通用軟件及配套的解決方案，並且專門針對電池行業的特點製作了電池行業的最佳實踐集。因此對於正在從事和有意從事電池模擬行業的工程人員來說，選擇業內領先、應用廣泛、前景廣闊、覆蓋面廣的ANSYS產品作為模擬工具，無疑將為您的職業發展提供重要助力。
為滿足讀者的模擬學習需求，ANSYS與機械工業出版社合作，聯合國內多個領域模擬的專家，出版了《ANSYS電池模擬與實例詳解——流體傳熱篇》和《ANSYS電池模擬與實例詳解——結構篇》兩本書，覆蓋了ANSYS軟件在電池共軛傳熱、電化學、水管理、熱失控、結構強度、應力應變、振動模態、擠壓碰撞、針刺跌落、疲勞壽命等常見鋰電池或燃料電池模擬場景的具體應用。
作為工程模擬軟件的領導者，我們堅信，培養用戶走向成功，是模擬驅動產品設計、設計創新驅動行業進步的關鍵。
孫志偉
ANSYS公司副總裁，大中華區總經理
前言
近年來在能源技術變革以及以特斯拉公司為首的新興科技企業帶動下，全球新能源汽車產業取得了爆發性增長。動力電池是新能源汽車的核心之一，其需求受新能源汽車產銷量拉動同樣急劇增長。國內電池產業快速發展，相關企業產能規模不斷擴張。目前國內電池行業經歷了前期野蠻式發展後，正在進入加速洗牌期，制約電池行業發展的設計能力水準亟待提升。同時國家也頒佈了一系列強制性關於新能源電池的相關標準，對電池企業的設計水準提出了越來越高的要求。更重要的是，市場激烈的競爭使得電池設計週期也越來越短，傳統的試驗測試方法不僅時間週期長，而且花費昂貴，因此電池企業越來越多地將模擬技術應用在電池設計流程之中。
ANSYS公司是目前世界上最大的模擬技術公司，從1970年成立至今,一直專注於模擬領域的研發和推廣。目前ANSYS公司產品覆蓋了結構、流體、電磁、光學、系統、嵌入式軟件、晶片以及增材製造等多個領域，致力於為客戶提供完整的技術解決方案。ANSYS公司旗下眾多軟件可解決電池行業的不同維度模擬問題，其中尤其以ANSYS Fluent和ANSYS Mechanical應用最廣，Fluent聚焦於電池工作過程中的流動、傳熱、電化學、熱電耦合和熱失控等場景模擬，Mechanical聚焦於電池工作過程中的強度、振動、疲勞、擠壓、碰撞、跌落等場景模擬。ANSYS Fluent和ANSYS Mechanical因其強大的功能和良好的應用性在全球各大電池廠家均有深度應用。本系列書共有兩本，其中《ANSYS 電池模擬與實例詳解——流體傳熱篇》以Fluent為主體，另一本《ANSYS電池模擬與實例詳解——結構篇》以Mechanical為主體，分別從兩大物理域來詳細闡述ANSYS電池解決方案。
以Fluent為主的《ANSYS電池模擬與實例詳解——流體傳熱篇》，介紹了ANSYS軟件在電池流體模擬的案例應用，包含了鋰電池流體模擬和燃料電池流體模擬兩個部分。從流體模擬的基礎流程到具體場景的特殊應用，書中都將一一闡述清楚，讀者可以瞭解到Fluent軟件針對新能源行業模擬要求做的一些友好和高效的設定，以便得到更好的模擬結果。
以Mechanical為主的《ANSYS電池模擬與實例詳解——結構篇》，從力學分析基本理論與工程應用實踐相結合的角度，介紹了ANSYS軟件在新能源電池包行業中結構模擬的案例應用，包含電池包結構強度模擬和疲勞模擬兩個部分。以理論知識為輔，以具體軟件案例操作為主，講述了電池包結構模擬的思路以及具體實施過程，可以很好地幫助讀者理解從理論知識到行業要求和標準，再到實踐的具體過程。
儘管本書講到了部分Fluent和Mechanical的基礎知識，但並不全面，主要是為了幫助讀者系統性學習電池模擬技術做鋪墊。因此，讀者在閱讀本書前需要掌握Fluent和Mechanical的基礎應用，或系統地參加過相應基礎培訓課程。
為方便讀者學習，本書所有的幾何模型、網格、算例、測試資料以及定制的jou檔均置於以下連結的百度網盤中。
目次
序
前言
第1章電池行業概述
1.1中國鋰離子電池產業結構
1.2全球動力電池格局
1.3動力電池技術現狀
1.4動力電池先進技術分析
1.5動力電池仿真技術進展
1.5.1熱模型
1.5.2電學特性模型
1.5.3老化模型
1.6軟件版本及後續支持說明
第2章鋰電池仿真
2.1ANSYS 鋰電池解決方案概述
2.1.1電池仿真難點
2.1.2ANSYS 電池解決方案概述
2.1.3ANSYS Fluent電池模塊概述
2.2電池共軛傳熱仿真
2.2.1網格劃分部分
2.2.2仿真輸入匯總
2.2.3電池共軛傳熱計算流程
2.2.4後處理
2.2.5設置共軛傳熱瞬態源項方法
2.2.6自然對流仿真需要注意的事項
2.3電池等效電路模型（ECM）仿真
2.3.1理論部分
2.3.2仿真輸入匯總
2.3.3ECM模型仿真流程
2.3.4後處理
2.4電池NTGK模型仿真
2.4.1理論部分
2.4.2仿真輸入條件匯總
2.4.3幾何模型說明
2.4.4NTGK模型仿真流程
2.4.5後處理
2.5詳細三維鋰離子電池模型
2.5.1理論部分
2.5.2仿真輸入條件匯總
2.5.3幾何模型說明
2.5.4三維詳細電化學模型仿真流程
2.5.5後處理
2.6電池模型的UDF接口
2.6.1電池模型UDF接口
2.6.2電池ECM模型UDF接口
2.6.3電池NTGK模型UDF接口
2.7電池熱失控仿真
2.7.1理論部分
2.7.2仿真輸入條件匯總
2.7.3熱失控仿真流程
2.7.4後處理
2.8電池LTI降階模型仿真
2.8.1為什麼要使用LTI ROM
2.8.2幾何模型說明
2.8.3理論部分
2.8.4仿真輸入條件匯總
2.8.5使用LTI流程生成降階模型
2.8.6Twin Builder中建立LTI ROM主要步驟
2.9電池SVD降階模型仿真
2.9.1為什麼要用SVD ROM
2.9.2理論部分
2.9.3仿真輸入條件匯總
2.9.4SVD ROM生成流程及關鍵步驟
2.9.5在Fluent中得到穩態算例――Base Model
2.9.6在Fluent中生成階躍響應
2.9.7Twin Builder中建立SVD ROM流程
2.9.8後處理
2.10電池排氣仿真
2.10.1理論部分
2.10.2整體流程
2.10.3幾何模型說明
2.10.4Degasing仿真流程
2.10.5後處理
第3章燃料電池仿真
3.1PEMFC仿真
3.1.1理論部分
3.1.2幾何模型說明
3.1.3仿真流程及關鍵步驟講解
3.1.4後處理
3.1.5燃料電池網格及計算最佳實踐
3.2SOFC燃料電池仿真
3.2.1理論部分
3.2.2幾何模型說明
3.2.3SOFC仿真流程
3.2.4後處理
參考文獻
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