TAITherm—專業(yè)熱管理工具

TAITherm是ThermoAnalytics公司開發(fā)的專業(yè)三維熱仿真分析工具，模擬熱傳導、熱對流和熱輻射問題，以其專業(yè)的模型庫和材料庫、方便的熱建模方式和良好的熱求解能力，廣泛應用于國內(nèi)外汽車、工業(yè)自動化、軌道交通、重型機械等行業(yè)的熱仿真、熱防護設(shè)計、熱特征模擬等。同系列的CoTherm軟件提供了TAITherm與Star-CCM+、Fluent、OpenFoam、GT、SIMULINK等多種工具的自動耦合功能，支持FMU集成耦合仿真，使得采用熱流耦合模擬長時間瞬變熱過程的方法更加高效。

典型應用

?汽車整車熱分析

分析爬坡、怠速、高速、熱機停車等標準整車試驗工況下發(fā)動機艙內(nèi)、底盤溫度場分布，定位關(guān)鍵部件熱害問題，幫助工程師完成發(fā)動機艙內(nèi)的布局、隔熱罩外形和材料設(shè)計、散熱器選型等。

?電池包散熱分析

結(jié)合TAITherm基本功能以及電池模塊，采用熱電耦合的方式分析電池包內(nèi)溫度場分布，評估電池熱管理系統(tǒng)的有效性，分析外界環(huán)境及整車與電池包的相互影響。

?電池壽命分析

基于TAITherm電池模型的熱電耦合特性，結(jié)合Cotherm建立電池壽命模型，實現(xiàn)對不同工況、地區(qū)和季節(jié)等條件下的電池壽命進行預測，為熱管理控制系統(tǒng)設(shè)計和質(zhì)保期限評估等工作提供依據(jù)。

?電池熱失控分析

模擬電池模組/包在發(fā)生針刺破壞或內(nèi)部短路情況下，導致電芯迅速升溫最終發(fā)生熱失控的情形。通過仿真可查看熱失控的擴散過程以及對預防措施起到的效果進行評估，根據(jù)仿真結(jié)果指導隔熱和冷卻設(shè)計。

?空調(diào)環(huán)控熱分析

分析在暴曬及空調(diào)開啟瞬態(tài)制冷制熱過程中乘員的熱感覺以及熱舒適度的變化，由此來評估并優(yōu)化出風口位置及風量、風道結(jié)構(gòu)、玻璃窗材料、隔熱材料、表面油漆等，改善智能座艙內(nèi)的人體舒適度。

?制動熱分析

分析常規(guī)制動、緊急制動等工況下制動盤、閘瓦的溫度場分布以及溫度場隨時間的變化，為熱應力以及熱疲勞分析、選材、形狀結(jié)構(gòu)優(yōu)化等提供幫助。

?電子產(chǎn)品熱分析

分析單機設(shè)備受環(huán)境及周圍其他設(shè)備的熱影響，模擬板級/系統(tǒng)級/環(huán)境級的生熱和散熱性能，為電子設(shè)備集成設(shè)計熱適應性和布局優(yōu)化提供依據(jù)。

主要特點

?更全面的熱分析

TAITherm更全面地模擬熱傳導、熱對流和熱輻射三種傳熱方式：考慮熱輻射的多次反射，利用蒙特卡洛法自動計算輻射熱交換系數(shù)，既可以考慮分析對象受空氣環(huán)境的影響，又可以引入天氣文件，模擬太陽輻射受地理位置、云層遮擋和散射等因素的影響；多層次的對流換熱模擬方式，既可以用內(nèi)置的對流換熱庫快速模擬流動散熱條件，又可以與CFD工具耦合以準確考慮復雜流動散熱的影響；方便的熱傳導建模方式，既可以用一層面網(wǎng)格模擬多層隔熱設(shè)計，又可以通過定義接觸熱阻模擬相鄰部件的傳熱效果。

?專業(yè)的熱電耦合模型

TAITherm的電池模塊依據(jù)電池單體組分材料和電池的放電特性，考慮電池的串并聯(lián)關(guān)系，快速搭建電池單體或者電池包的熱電耦合模型，分析電池充、放電過程中電池電壓和溫度場變化，評估電池包的散熱策略?；贜REL半經(jīng)驗壽命模型，估計整車電池包各電芯健康狀態(tài)。嵌入電芯熱失控機理模型，考慮熱失控過程中各個放熱反應，仿真電池包熱失控溫度變化和熱失控擴展過程。

?科學的人體熱舒適性評價

TAITherm的人體舒適度模塊允許用戶在仿真環(huán)境中設(shè)置虛擬假人，基于Fiala人體調(diào)節(jié)模型，考慮人體的典型生理結(jié)構(gòu)，模擬人體自身生熱及其新陳代謝受外界環(huán)境的影響，并采用Berkeley熱舒適性模型即美國冷暖空調(diào)工程師協(xié)會標準，對假人的整體和身體各部位的局部熱感覺和人體舒適度水平進行評價，該方法被廣泛認為是人體熱舒適度科學研究方法。

?適用于瞬態(tài)熱過程模擬

可以模擬熱分析對象在以分鐘、小時甚至以天為單位的長時間內(nèi)的熱狀況，準確捕捉其在長時間內(nèi)的熱特征，避免因為僅僅進行了穩(wěn)態(tài)工況分析而造成的過設(shè)計或者欠設(shè)計情況的出現(xiàn)。

?豐富的外部接口

TAITherm可導入Nastran等格式的網(wǎng)格模型，與Fluent、Star-CCM+、OpenFoam等CFD工具有直接接口，并與一維分析工具GT、Matlab、AMESim等工具有接口，實現(xiàn)1D-3D耦合下系統(tǒng)仿真，與三維結(jié)構(gòu)分析工具ABAQUS有接口，可實現(xiàn)熱應力計算。

?COTHERM自動控制耦合流程

TAITherm與CFD工具耦合是在保證求解精度的情況下求解效率高的熱仿真分析方案。CFD工具的優(yōu)勢在于流場計算，TAITherm則是國內(nèi)外應用廣泛的熱分析工具，其特點是熱輻射和熱傳導求解準確、求解時間短，適用于穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)工況的熱仿真，當仿真存在復雜流場的熱過程時則需要耦合CFD工具為其提供對流換熱邊界條件，COTHERM使耦合流程自動化，既解放了人力，同時可以提高電腦資源利用率，節(jié)省時間成本。

應用&案例

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