Simcenter STAR-CCM+ 2302: Modellare la complessità

Simulazione CFD della fuga termica della batteria. Con un flusso di lavoro dedicato, l’impostazione della complessa fisica del rilascio di calore è molto più veloce e semplice con Simcenter STAR-CCM+ 2302.

Con la rapida crescita dei veicoli elettrici in circolazione, sono state introdotte nuove regole di sicurezza a livello nazionale e internazionale, con norme di sicurezza dell’ONU sull’uso delle batterie agli ioni di litio.
La legislazione costringe i principali produttori e utilizzatori di batterie a condurre numerosi test lunghi e costosi per ottenere le certificazioni.

Questa necessità porta a una crescente richiesta di simulazione per ridurre i costi dei test e rendere economicamente sostenibile la progettazione di batterie sicure sicurezza.In Simcenter STAR-CCM+ 2302 è stato rilasciato un flusso di lavoro dedicato per la preparazione delle simulazioni di propagazione del “thermal runaway” delle batterie che riduce i tempi di modellazione da ore a minuti. Grazie a un workflow mirato, ora è possibile gestire con facilità grandi pacchetti di centinaia o migliaia di celle, pur mantenendo un’elevata fedeltà di modellazione. Il flusso di lavoro supporta la simulazione diretta del rilascio di calore esotermico di una cella “guasta” con un modello empirico ed è accessibile come parte del componente aggiuntivo Simcenter STAR-CCM+ Batteries.

Grazie alle sue potenti capacità multifisiche e al nuovissimo flusso di lavoro dedicato, Simcenter STAR-CCM+ è perfettamente adatto a studiare la propagazione di eventi di “thermal runaway” su geometrie complesse del pacco batteria. Simcenter STAR-CCM+ offre una soluzione completa per comprendere meglio questo pericoloso evento di sicurezza e aiuta a progettare pacchetti e misure di mitigazione, riducendo così la necessità di costosi test.

Con Simcenter STAR-CCM+ 2302 è possibile eseguire in modo più affidabile casi con lacune e movimenti ridotti, grazie alla regione di overset raffinata che corrisponde al livello di raffinatezza della regione di sfondo.

I separatori, le valvole e molte altre applicazioni prevedono corpi in movimento, piccoli spazi vuoti tra essi e e una complessa dinamica dei fluidi. Per simulare applicazioni così complesse con la CFD, la tecnologia di meshing overset insieme all’Adaptive Mesh Refinement (AMR) è diventata una tecnologia chiave.

Con Simcenter STAR-CCM+ 2302 semplifichiamo l’esecuzione di questi casi attraverso un raffinamento automatico della regione overset, in modo che corrisponda al livello di raffinamento della regione di sfondo. Gli scenari con piccoli gap trarranno immediatamente vantaggio dalla nuova funzionalità, garantendo griglie valide e una convergenza assicurata senza richiedere sforzi aggiuntivi da parte dell’utente.

La simulazione dell’essiccazione dello slurry dell’elettrodo in un forno a convezione industriale (parte del processo di produzione delle batterie) utilizzando DEM con evaporazione dei liquidi è ora possibile grazie all’estensione dei modelli di evaporazione alle fasi DEM.

Molte applicazioni nei settori chimico, minerario, siderurgico, alimentare e della produzione di batterie prevedono l’essiccazione di solidi umidi. La simulazione CFD di tali sistemi richiede una previsione precisa del movimento delle particelle e dei rispettivi fenomeni di cambiamento di fase.
In Simcenter STAR-CCM+ 2022.1, è stato quindi introdotto il materiale Liquid-Solid-Gas per particelle Lagrangiane non-DEM che consente di applicare la modellazione dell’evaporazione per materiali solidi contenenti gocce. Questa funzionalità viene ad esempio utilizzata con successo per simulare le gocce di latte nell’essiccazione a spruzzo.

Con Simcenter STAR-CCM+ 2302 è stata estesa questa capacità alle particelle del Metodo degli Elementi Discreti (DEM), consentendo di applicare i modelli di evaporazione alle fasi DEM. Ciò consente di modellare nuove applicazioni che prevedono l’essiccazione di materiali solidi in cui il DEM è il metodo di dinamica delle particelle selezionato, consentendo l’evaporazione dei componenti liquidi nelle particelle DEM.
Grazie a questa nuova funzione è possibile simulare con precisione i processi di essiccazione in essiccatori diretti basati sulla convezione, come essiccatori a tamburo, essiccatori a spruzzo, essiccatori a letto fluido o essiccatori indiretti basati sulla conduzione, utilizzando il metodo degli elementi discreti per la fase solida umida.

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