某型集装箱储能电池组冷却风道设计及优化

doi:10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0195

储能科学与技术 ›› 2020, Vol. 9 ›› Issue (6): 1864-1871.doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0195

某型集装箱储能电池组冷却风道设计及优化

邹燚涛¹(), 裴后举¹, 施红²(), 朱信龙², 杨凯杰¹, 王均毅²

^1.南京航空航天大学航空学院，江苏　南京 210016
^2.江苏科技大学能源与动力学院，江苏镇江 212000

收稿日期:2020-06-01 修回日期:2020-06-29 出版日期:2020-11-05 发布日期:2020-10-28
通讯作者: 施红 E-mail:942816908@qq.com;shihong@nuaa.edu.cn
作者简介:邹燚涛（1998—），男，硕士研究生，研究方向为人机与环境工程，E-mail：942816908@qq.com；
基金资助:
飞行器环境控制与生命保障工信部重点实验室开放课题项目(KLAECLS-E-202001)

Design and optimization of the cooling duct system for the battery pack of a certain container energy storage

Yitao ZOU¹(), Houju PEI¹, Hong SHI²(), Xinlong ZHU², Kaijie YANG¹, Junyi WANG²

^1.College of Aerospace Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, Jiangsu, China
^2.College of Energy and Power Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212000, Jiangsu, China

Received:2020-06-01 Revised:2020-06-29 Online:2020-11-05 Published:2020-10-28
Contact: Hong SHI E-mail:942816908@qq.com;shihong@nuaa.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

本工作以某型集装箱储能系统为研究对象，针对集装箱内部左右两侧的储能电池组提出了“主风道+立管”形式的均匀送风方案；基于CFD技术对其进行全通道的流场特性分析，获得了各出风口的出风特性及均匀性数据；采取加设导流板、减小出风口面积的措施对冷却风道进行结构优化，最终获得了良好的出风均匀性。研究结果表明：在进风口与主风道之间的拐角处加设导流板、在各立管入口处加设导流板及每根立管上部的六个出风口下方加设导流板对流场的均匀性起到了决定性的作用，使得左侧冷却风道各出风口垂直方向面平均出风速度的离散系数由原来的0.837降到了0.074，右侧冷却风道各出口垂直方向面平均出风速度的离散系数由原来的0.867降到了0.059。

关键词: 集装箱, 储能电池, 冷却风道, 数值模拟, 优化

Abstract:

This study takes a certain type of container energy storage system as the research object. A personalized uniform air supply scheme in the form of "main duct + riser" is proposed for the energy storage battery packs on the left and right sides of the container. Based on the computational fluid dynamics technology, the flow field characteristics of the whole duct are analyzed, and the air characteristics and uniformity data of each outlet are obtained. Measures, such as adding deflectors and reducing the area of the air outlets, are used to optimize the structure of the cooling air ducts. Consequently, a good air uniformity is obtained. The results show that the flow field uniformity is determined by the deflectors added at the corner of the main air duct inlet, at the inlet of each riser, and under the six air outlets at the upper part of each riser, thereby making the dispersion coefficient of the area-weighted average velocity in the vertical direction of each air outlet of the left cooling air duct decrease from 0.837 to 0.074 and that of the right cooling air duct decrease from 0.867 to 0.059.

Key words: container, energy storage battery, cooling air duct, numerical simulation, air duct optimization

中图分类号:

TB 21

邹燚涛, 裴后举, 施红, 朱信龙, 杨凯杰, 王均毅. 某型集装箱储能电池组冷却风道设计及优化[J]. 储能科学与技术, 2020, 9(6): 1864-1871.

Yitao ZOU, Houju PEI, Hong SHI, Xinlong ZHU, Kaijie YANG, Junyi WANG. Design and optimization of the cooling duct system for the battery pack of a certain container energy storage[J]. Energy Storage Science and Technology, 2020, 9(6): 1864-1871.

图/表 13

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参考文献 9

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序号	网格数量	平均出风速度/m·s^-1
1	92万	0.642
2	127万	0.579
3	190万	0.598
4	245万	0.596

出风口编号	立管编号
出风口编号	1	2	3	4	5	6	7	8
1	0.286	0.375	0.124	-0.068	-0.324	-0.538	-0.581	-0.085
2	0.562	0.643	0.469	0.090	-0.111	0.201	0.117	0.442
3	0.549	0.655	0.399	0.335	0.424	0.438	0.394	0.464
4	0.486	0.745	0.504	0.536	0.370	0.369	0.298	0.633
5	0.598	0.611	0.606	0.578	0.527	0.403	0.500	0.513
6	0.467	0.654	0.501	0.473	0.408	0.424	0.564	0.594
7	0.553	0.380	0.393	0.563	0.454	0.626	0.575	0.410
8	0.629	0.367	0.405	0.488	0.490	0.580	0.586	0.496
9	1.121	0.938	0.965	0.818	0.947	1.070	1.178	0.755
10	1.443	1.719	1.913	1.998	2.126	1.875	1.670	1.657

出风口编号	立管编号
出风口编号	1	2	3	4	5	6
1	0.403	0.445	-0.208	-0.466	-0.397	0.064
2	0.541	0.654	0.335	0.453	0.381	0.624
3	0.628	0.621	0.532	0.321	0.533	0.614
4	0.612	0.660	0.602	0.605	0.547	0.598
5	0.590	0.646	0.611	0.616	0.550	0.537
6	0.609	0.629	0.625	0.605	0.564	0.531
7	0.605	0.629	0.638	0.649	0.600	0.563
8	0.696	0.725	0.761	0.793	0.685	0.650
9	1.278	1.286	1.358	1.416	1.259	1.121
10	3.035	2.483	2.694	2.619	2.478	2.664

出风口编号	立管编号
出风口编号	1	2	3	4	5	6	7	8
1	4.571	4.395	4.407	4.376	4.426	4.207	3.741	3.537
2	4.530	4.176	4.247	4.222	4.284	4.212	3.855	3.726
3	4.423	4.139	4.132	4.086	4.182	4.043	3.814	3.627
4	4.327	4.115	4.105	4.033	4.151	3.981	3.796	3.629
5	4.170	4.028	3.978	3.886	4.031	3.845	3.673	3.484
6	4.151	4.022	3.919	3.825	3.984	3.803	3.623	3.378
7	4.330	4.105	4.035	3.958	4.138	3.944	3.732	3.455
8	4.484	4.305	4.196	4.108	4.288	4.091	3.870	3.590
9	4.640	4.537	4.396	4.279	4.482	4.320	4.040	3.775
10	3.803	4.458	4.692	4.514	3.711	3.741	4.303	3.804

出风口编号	立管编号
出风口编号	1	2	3	4	5	6
1	5.727	5.911	5.296	5.339	5.329	5.245
2	5.806	6.057	5.481	5.726	5.605	5.533
3	5.744	5.960	5.643	5.689	5.570	5.463
4	5.601	5.803	5.585	5.513	5.421	5.297
5	5.351	5.646	5.430	5.261	5.178	5.068
6	5.101	5.491	5.215	5.044	4.977	4.858
7	5.253	5.535	5.377	5.157	5.111	4.916
8	5.544	5.664	5.730	5.375	5.329	5.103
9	5.825	5.947	5.956	5.762	5.605	5.390
10	5.877	4.657	4.816	5.148	5.570	4.890

某型集装箱储能电池组冷却风道设计及优化

Design and optimization of the cooling duct system for the battery pack of a certain container energy storage

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