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圖1 充液閥工作示意圖 從上述分析可以看出，充液閥本質(zhì)上是一個(gè)大通徑、小液阻的液控單向閥。 圖2所示為力士樂SF類型的充液閥外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。本文將基于Amesim的HCD庫對(duì)該閥進(jìn)行建模仿真，可供學(xué)習(xí)充液閥以及學(xué)習(xí)HCD庫元件建模的小伙伴們參考。

[ 摘 要 ] 本文以聚能戰(zhàn)斗部對(duì)充液防護(hù)結(jié)構(gòu)的毀傷為研究背景，運(yùn)用Ansys LS-dyna分析了藥型罩壁厚和材料對(duì)充液防護(hù)結(jié)構(gòu)毀傷效能的影響。

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可以看出，充型時(shí)間為2.9 s時(shí)，金屬液平穩(wěn)上升；當(dāng)充型到3.6 s時(shí)，金屬液進(jìn)入下落（waterfall）區(qū)域，產(chǎn)生嚴(yán)重的湍流現(xiàn)象及嚴(yán)重的卷氣；隨著充型過程繼續(xù)進(jìn)行，下落區(qū)域產(chǎn)生的卷氣會(huì)隨著金屬液的上升而隨機(jī)分布到鑄件中。

01電解液成分分析的重要性鋰離子電池（LIB）已經(jīng)徹底改變了便攜式電子設(shè)備、汽車工業(yè)和可再生能源儲(chǔ)存領(lǐng)域，適用于各種應(yīng)用。LIB的主要組成部分，包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜和集流體，共同管理工作在電池單元充放電過程中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)。液體電解液（LE）是商業(yè)LIB中常用的一種電解液，因?yàn)樗绕渌娊?em>液更便宜，更容易制造。

然而，鋰離子電池的安全性、壽命、低溫性能、充放電效率等方面存在的問題亟待解決，溫度是影響鋰離子電池容量、充放電性能、循環(huán)壽命及安全性最為關(guān)鍵的因素[2]。電池在充放電過程中會(huì)釋放大量的熱量，使得電池溫度會(huì)急劇上升，甚至引發(fā)熱失控[3] ；低溫下電池在充電過程中鋰離子遷移困難會(huì)引發(fā)金屬鋰枝晶反應(yīng)，易刺穿電池內(nèi)部隔膜引發(fā)電池內(nèi)短路，存在安全隱患[4-6]。

（3）澆注系統(tǒng)不合理，澆注和充型速度過快，金屬型排氣不良，使金屬液在澆注和充型過程中產(chǎn)生紊流、渦流或斷流而卷入氣體，在鑄件中形成卷入性氣孔。（4）合金液易可吸氣，在熔煉和澆注過程中未采取有效的精煉、保護(hù)和凈化措施，使金屬液中含有大量氣體、夾渣和夾氣成分，在充型和凝固過程中形成析出氣孔和反應(yīng)氣孔。

夾渣主要是在金屬液流動(dòng)過程中產(chǎn)生的，縮松縮孔主要是在金屬液凝固過程中產(chǎn)生的，因此，研究金屬液充型流動(dòng)、凝固降溫是控制水輪機(jī)鑄造工藝的基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的高速發(fā)展，數(shù)值模擬技術(shù)已越來越多地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，其不僅僅降低了人力、物力，而且大大提高了生產(chǎn)效率。采用數(shù)值模擬分析金屬液充型流動(dòng)、凝固降溫過程，進(jìn)而優(yōu)化水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪部件的鑄造工藝，是現(xiàn)階段高速發(fā)展的趨勢。

動(dòng)力電池作為新能源純電動(dòng)汽車的動(dòng)力源，在汽車充放電過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，若產(chǎn)生的熱量不能被及時(shí)帶走，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池長期在高溫情況下工作從而使其容量衰減和壽命降低，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生熱失控。因此需要冷卻液及時(shí)帶走動(dòng)力電池在充放電過程中產(chǎn)生的熱量，使其保持在合適的溫度區(qū)間。電驅(qū)在工作過程中高速運(yùn)轉(zhuǎn)，也會(huì)產(chǎn)生大量熱量，從而需要冷卻液對(duì)其進(jìn)行散熱。

充液拉深成形技術(shù)(a)充液階段 (b)施加壓力階段 (c)成形階段 (d)成形結(jié)束充液拉深成形技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有提高成形極限和減少形道次，缺點(diǎn)有由于充液需要時(shí)間，生產(chǎn)效率低，成形設(shè)備的噸位也大，給搬遷安裝造成一定不便。

在動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中，導(dǎo)熱系數(shù)25%的提升意味著冷卻介質(zhì)能夠更快帶走高倍率充放電產(chǎn)生的廢熱，緩解熱應(yīng)力積聚。 Al?O?納米流體的導(dǎo)熱強(qiáng)化則具有明顯的濃度臨界值特征。在濃度為0.05%時(shí)，強(qiáng)化幅度達(dá)到峰值（20%與21%）；但超過0.1%后，導(dǎo)熱系數(shù)出現(xiàn)了輕微衰退。

澆注溫度：離心鑄件大多為管狀、套狀、環(huán)狀件，金屬液充型時(shí)遇到的阻力較小，又有離心壓力或離心力加強(qiáng)金屬液的充型能力，故離心鑄造時(shí)的澆注溫度可較重力澆注時(shí)低5~10°C。 鑄型轉(zhuǎn)速：是離心鑄造時(shí)的重要工藝因素，不同的鑄件，不同的鑄造工藝，鑄件成形時(shí)的鑄型轉(zhuǎn)速也不同。

適創(chuàng)科技資深工程師梅工在了解情況后，初步判斷問題可能源于兩個(gè)方向：鑄件內(nèi)部包裹了氣體（卷氣），或是金屬液在充型過程中熔合不良。

開啟制冷系統(tǒng)，此時(shí)電池冷卻器可以看作蒸發(fā)器，吸收冷卻液(乙二醇水溶液)熱量，冷卻液降溫后進(jìn)入冷板對(duì)電池包進(jìn)行冷卻。 加熱工況：當(dāng)外界環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，需要開啟加熱裝置，循環(huán)水泵，關(guān)閉低溫散熱回路和制冷系統(tǒng)，通過加熱裝置加熱乙二醇水溶液，輸送到冷板對(duì)電池包進(jìn)行加熱。

盡管電化學(xué)反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力相同，但其發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移的場所卻不一定相同，在傳統(tǒng)液態(tài)電化學(xué)體系中，電荷轉(zhuǎn)移發(fā)生在固液界面，而在鋰離子電池中，由于電極本身參與電化學(xué)反應(yīng)，其電荷轉(zhuǎn)移同時(shí)在電極內(nèi)部和固液界面發(fā)生。

鋰電池結(jié)構(gòu)由于動(dòng)力電池具有適宜的工作溫度范圍,在此范圍內(nèi)隨著溫度增加其內(nèi)部活性物質(zhì)的活性越大,電池的充放電電壓和容量隨之增大,電池的內(nèi)阻相應(yīng)減小,動(dòng)力電池的充放電效率也相應(yīng)增加。當(dāng)溫度超過一定范圍,溫度過高則會(huì)加快電池內(nèi)部副反應(yīng)的進(jìn)行,這些副反應(yīng)消耗鋰離子、溶劑以及電解液等,導(dǎo)致電池性能衰減。當(dāng)電池持續(xù)工作在45℃以上時(shí),其循環(huán)壽命明顯降低,這種情況在高倍率充放電時(shí)更為明顯。

開啟制冷系統(tǒng)，此時(shí)電池冷卻器可以看作蒸發(fā)器，吸收冷卻液(乙二醇水溶液)熱量，冷卻液降溫后進(jìn)入冷板對(duì)電池包進(jìn)行冷卻。 加熱工況：當(dāng)外界環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，需要開啟加熱裝置，循環(huán)水泵，關(guān)閉低溫散熱回路和制冷系統(tǒng)，通過加熱裝置加熱乙二醇水溶液，輸送到冷板對(duì)電池包進(jìn)行加熱。

然而，近年來隨著鋰離子電池核心技術(shù)的突破，鋰離子電池的容量和所需的充放電倍率不斷提高。因此，鋰離子電池的發(fā)熱率和熱失控風(fēng)險(xiǎn)也在增加。因此，由于空氣的比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)較低，風(fēng)冷TMS已無法滿足當(dāng)前的熱管理要求。液冷TMS因其強(qiáng)大的冷卻能力，近年來發(fā)展迅速。但傳統(tǒng)的底部液冷熱管理系統(tǒng)（TMS）散熱性能較差，容易導(dǎo)致鋰離子電池（LIB）模塊出現(xiàn)明顯溫差。