3、郑州大学——多尺度仿真在相变制冷与电池热管理方面的应用杭州公开.pdf

1、汇报人：周俊杰 教授/所长2025年 07月 11日多尺度仿真在相变制冷与电池热管理的应用2025新 能 源 电 池 阻 燃 创 新 技 术 论 坛 暨 固 态 电 池 开 发 与 热 管 理 技 术 研 讨 会2025第二届AI系统液冷创新技术论坛团队介绍团队研究方向共性关键问题能源与环境中的热科学问题(能源传递过程强化及污染控制)可再生能源高效利用及先进储能技术方向一强化传热传质理论及先进热管理技术方向二能源管理与环境污染物控制方向三22025新 能 源 电 池 阻 燃 创 新 技 术 论 坛 暨 固 态 电 池 开 发 与 热 管 理 技 术 研 讨 会2025第二届AI系统液冷创新技术

2、论坛团队介绍著作3主要研究内容4多尺度仿真概述热管相变传热微观仿真电池热管理仿真与热失控一二三四电池组热管理多尺度仿真展望五正极材料微观尺度仿真2025新 能 源 电 池 阻 燃 创 新 技 术 论 坛 暨 固 态 电 池 开 发 与 热 管 理 技 术 研 讨 会2025第二届AI系统液冷创新技术论坛代数方程常微分方程偏微分方程时间空间纳米米毫米飞秒纳秒秒分钟小时年皮秒微秒微米统计热力学计算流体动力学宏观尺度（系统）计算结构力学量子力学工程设计宏观尺度（设备）微观尺度（材料）分子模拟有限元模拟系统模拟机器学习多尺度应用广泛5 2025新 能 源 电 池 阻 燃 创 新 技 术 论 坛 暨 固

3、 态 电 池 开 发 与 热 管 理 技 术 研 讨 会2025第二届AI系统液冷创新技术论坛动力电池 数字化设计电池交换膜 材料电池传热传质电池动力系统储能电池电化学电池电解质材料有限元方法FEM分子动力学方法MD密度泛函方法DFT电池热管理可靠性多学科优化多尺度仿真。格子玻尔兹曼方法LB系统动力学方法SDM有限容积法FVM时间尺度空间尺度电池阳极阴极62025新 能 源 电 池 阻 燃 创 新 技 术 论 坛 暨 固 态 电 池 开 发 与 热 管 理 技 术 研 讨 会2025第二届AI系统液冷创新技术论坛燃料电池Dow、Nafion、Aciplex三种材料的质子交换膜气体速度对阴极扩散

4、层氧气分布的影响元胞模型72025新 能 源 电 池 阻 燃 创 新 技 术 论 坛 暨 固 态 电 池 开 发 与 热 管 理 技 术 研 讨 会2025第二届AI系统液冷创新技术论坛主要研究内容8多尺度仿真概述热管相变传热微观仿真电池热管理仿真与热失控一二三四电池组热管理多尺度仿真展望五正极材料微观尺度仿真2025新 能 源 电 池 阻 燃 创 新 技 术 论 坛 暨 固 态 电 池 开 发 与 热 管 理 技 术 研 讨 会2025第二届AI系统液冷创新技术论坛热管相变传热微观模拟随着电子设备几何尺寸日益缩小，电子器件朝着微型化、集成化以及高频化的方向发展，电子设备内热流密度日趋增加，对

5、热管的换热效率提出了更高要求。为解决这一需求，新型微槽道热管应运而生，微槽群平板热管凭借其优越的恒温性和导热性，成为提高热管相变换热效率的研究热点。为提高微槽群平板热管的换热能力，针对微槽群平板热管内部扩展表面相变换热进行多尺度模拟研究与优化。接触角计算模型的建立探究固液作用力与润湿性的关系探究粗糙表面与润湿性的关系水在铜表面蒸发冷凝模型的建立探究水的温度和粗糙表面对相变传热过程影响揭示微槽群平板热管表面特性对冷凝过程的影响9热管相变传热微观模拟p 建立了光滑表面计算接触角模型 铜氧原子间LJ对势：=4 12 6铜原子EAM：=+12 氧原子间：=+Verlet算法：+=2 +222光滑铜表面

6、模型图采用MD方法建立接触角计算模型，计算光滑表面接触角的大小与参考文献进行对比，考核模型的可靠性数值算法：势能函数：10热管相变传热微观模拟 能量系数为0.01eV和0.015eV时，平衡状态下液滴在铜表面的接触角分别为108和92.48 与参考文献接触角模拟结果相对比，误差在13%16%；这可能是由于水分子数量较少以及测量接触角时存在误差，说明本文建立的接触角计算模型的可行性 p 验证了铜表面接触角计算方法的准确性=0.018V接触角计算图=0.01eV液滴分布图=0.018V液滴分布图=0.01eV接触角计算图 11主要研究内容12多尺度仿真概述热管相变传热微观仿真电池热管理仿真与热失控