【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池安全，涉及但不限于一种锂离子电池热失控射流火辐射强度的建模方法及装置。
技术介绍
1、锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命，广泛应用于消费电子、电动汽车和储能系统。然而，锂离子电池在极端条件下(如过充、针刺、高温等)容易发生热失控。电池内部温度急剧升高，导致电解液分解和正负极材料剧烈反应，最终产生大量热量和气体，引发射流火。
2、射流火是指锂离子电池热失控过程中喷射出的高温气体和火焰，其辐射强度直接影响周围环境的安全性。现有研究多集中于热失控内部反应机理、温度分布和材料改进方面，对于射流火的形成和辐射强度缺乏系统的建模和模拟。
技术实现思路
1、基于相关技术中的问题，本专利技术实施例提供一种锂离子电池热失控射流火辐射强度的建模方法及装置。
2、本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：
3、第一方面，本专利技术实施例提供一种锂离子电池热失控射流火辐射强度的建模方法，所述方法包括：
4、基于锂离子电池的尺寸参数和结构特征，建立所述锂离子电池的热失控射流火几何模型并进行网格划分，得到热失控射流火网格模型；
5、通过设置锂离子电池热失控过程中与辐射强度相关的模型参数，对所述热失控射流火网格模型进行赋值，得到热失控射流火辐射强度模拟模型；
6、在所述热失控射流火辐射强度模拟模型中模拟多种工况下的热失控射流火，求解出不同模型下的辐射强度数值，得到仿真模拟结果；
7、基于所述仿真模拟结果，
8、第二方面，本专利技术实施例提供一种锂离子电池热失控射流火辐射强度的建模装置，所述装置包括：
9、建立模块，用于基于锂离子电池的尺寸参数和结构特征，建立所述锂离子电池的热失控射流火几何模型并进行网格划分，得到热失控射流火网格模型；
10、赋值模块，用于通过设置锂离子电池热失控过程中与辐射强度相关的模型参数，对所述热失控射流火网格模型进行赋值，得到热失控射流火辐射强度模拟模型；
11、求解模块，用于在所述热失控射流火辐射强度模拟模型中模拟多种工况下的热失控射流火，求解出不同模型下的辐射强度数值，得到仿真模拟结果；
12、拟合模块，用于基于所述仿真模拟结果，将环境温度、产气成分、喷射口压力、喷射口大小和风速作为输入条件，将热失控射流火辐射强度作为输出结果，采用线性回归方法拟合射流火辐射强度与变量变化的线性回归方程。
13、在一些实施例中，所述赋值模块，还用于根据arrhenius公式的集总瞬态能量守恒方程构建热失控模型，将内部电化学反应与电池的产热与传热进行耦合，描述锂离子电池热失控的持续升温过程；
14、基本方程：
15、单个反应放热速率：qgen,i＝δhi·ri，
16、化学反应速率：
17、总生成热量：qgen＝∑iqgen,i＝∑iδhi·ri，
18、热量损失项：
19、热失控的集总热动力学模型：
20、其中，为温度随时间的变化率；qgen为电池内所有反应的总产热量，包括电化学反应、材料相变；qloss为单位时间内损失的热量，包括传导、对流和辐射，由电池表面与周围环境之间的热量交换导致；m为电池质量；cp为电池的比热容(j/kg·k)；qgen,i为第i个反应生成的热量；δhi为第i个反应的反应焓变；ri为第i个反应的速率(mol/s)；ri为第i个反应的速率常数；ai为第i个反应的频率因子(s-1)；为第i个反应的活化能(j/mol)；[cj]为反应物j的浓度(mol/l)；h为传热系数(w/m2·k)；a为表面积(m2)；∈为表面发射率；σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数5.67×10-8w/m2·k4；t∞为环境温度(k)。
21、在一些实施例中，所述装置还包括：转化模块，还用于采用rng k-ε模型模拟湍流流动，rng k-ε模型控制方程为：
22、
23、采用simple算法进行压力场和速度场的耦合，修正后的动量方程为：
24、
25、压力修正方程为：
26、速度和压力的计算：
27、有限速率燃烧模型控制方程为：
28、采用离散坐标模型模拟热辐射作用，离散坐标模型将辐射方程转化为离散方向上的积分方程：
29、
30、其中，yi表示物种i的质量分数，ji是扩散通量，ri是生成速率，i是辐射强度，a(r)是吸收系数，s(r)是源项，s是方向。
31、在一些实施例中，所述拟合模块，还用于假设辐射强度i与上述变量之间的关系可以表示为线性函数，则有：
32、i＝β0+β1t+β2c+β3p+β4d+β5w，
33、其中，i为辐射强度，β0为截距项，β1…β5为线性回归系数，t为环境温度，c为产气成分，p为喷射口压力，d为喷射口大小，w为风速；
34、使用部分数据进行模型训练，剩余数据进行模型验证，评估模型的拟合度和预测精度回归分析结果；
35、根据回归分析结果，确定所述线性回归方程，并分析各变量对辐射强度的影响程度。
36、第三方面，本专利技术实施例提供一种锂离子电池热失控射流火辐射强度的建模设备，包括：存储器，用于存储可执行指令；处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令时，实现上述锂离子电池热失控射流火辐射强度的建模方法。
37、第四方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有可执行指令，用于引起处理器执行所述可执行指令时，实现上述锂离子电池热失控射流火辐射强度的建模方法。
38、本专利技术提供的锂离子电池热失控射流火辐射强度的建模方法，提出了一种基于fluent数值模拟的锂离子电池热失控射流火辐射强度数值的计算方法，实现不需要通过实验而快速预测射流火辐射强度的目的，该方法可有效预测不同工况下的射流火辐射强度，为电池安全设计和防护措施提供科学依据，有助于提高锂离子电池的安全性，减少热失控事故对人员和设备的危害。
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1.一种锂离子电池热失控射流火辐射强度的建模方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定义材料热物性参数并设置边界条件和初始条件，对所述热失控射流火网格模型进行赋值，得到模拟参数，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述仿真模拟结果，将环境温度、产气成分、喷射口压力、喷射口大小和风速作为输入条件，将热失控射流火辐射强度作为输出结果，采用线性回归方法拟合射流火辐射强度与变量变化的线性回归方程，包括：
5.一种锂离子电池热失控射流火辐射强度的建模装置，其特征在于，所述装置包括：
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池热失控射流火辐射强度的建模方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定义材料热物性参数并设置边界条件和初始条件，对所述热失控射流火网格模型进行赋值，得到模拟参数，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
4...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓军，何芬芬，陈健，王彩萍，张嬿妮，易欣，赵婧昱，白祖锦，胡震，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：
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