TAITherm—专业热管理工具

经纬恒润 2021年9月10日浏览：1985 收藏：1

TAITherm是ThermoAnalytics公司开发的专业三维热仿真分析工具，模拟热传导、热对流和热辐射问题，以其专业的模型库和材料库、方便的热建模方式和良好的热求解能力，广泛应用于国内外汽车、工业自动化、轨道交通、重型机械等行业的热仿真、热防护设计、热特征模拟等。同系列的CoTherm软件提供了TAITherm与Star-CCM+、Fluent、OpenFoam、GT、SIMULINK等多种工具的自动耦合功能，支持FMU集成耦合仿真，使得采用热流耦合模拟长时间瞬变热过程的方法更加高效。

典型应用

• 汽车整车热分析

分析爬坡、怠速、高速、热机停车等标准整车试验工况下发动机舱内、底盘温度场分布，定位关键部件热害问题，帮助工程师完成发动机舱内的布局、隔热罩外形和材料设计、散热器选型等。

• 电池包散热分析

结合TAITherm基本功能以及电池模块，采用热电耦合的方式分析电池包内温度场分布，评估电池热管理系统的有效性，分析外界环境及整车与电池包的相互影响。

• 电池寿命分析

基于TAITherm电池模型的热电耦合特性，结合Cotherm建立电池寿命模型，实现对不同工况、地区和季节等条件下的电池寿命进行预测，为热管理控制系统设计和质保期限评估等工作提供依据。

• 电池热失控分析

模拟电池模组/包在发生针刺破坏或内部短路情况下，导致电芯迅速升温最终发生热失控的情形。通过仿真可查看热失控的扩散过程以及对预防措施起到的效果进行评估，根据仿真结果指导隔热和冷却设计。

• 空调环控热分析

分析在暴晒及空调开启瞬态制冷制热过程中乘员的热感觉以及热舒适度的变化，由此来评估并优化出风口位置及风量、风道结构、玻璃窗材料、隔热材料、表面油漆等，改善智能座舱内的人体舒适度。

• 制动热分析

分析常规制动、紧急制动等工况下制动盘、闸瓦的温度场分布以及温度场随时间的变化，为热应力以及热疲劳分析、选材、形状结构优化等提供帮助。

• 电子产品热分析

分析单机设备受环境及周围其他设备的热影响，模拟板级/系统级/环境级的生热和散热性能，为电子设备集成设计热适应性和布局优化提供依据。

主要特点

• 更全面的热分析

TAITherm更全面地模拟热传导、热对流和热辐射三种传热方式：考虑热辐射的多次反射，利用蒙特卡洛法自动计算辐射热交换系数，既可以考虑分析对象受空气环境的影响，又可以引入天气文件，模拟太阳辐射受地理位置、云层遮挡和散射等因素的影响；多层次的对流换热模拟方式，既可以用内置的对流换热库快速模拟流动散热条件，又可以与CFD工具耦合以准确考虑复杂流动散热的影响；方便的热传导建模方式，既可以用一层面网格模拟多层隔热设计，又可以通过定义接触热阻模拟相邻部件的传热效果。

• 专业的热电耦合模型

TAITherm的电池模块依据电池单体组分材料和电池的放电特性，考虑电池的串并联关系，快速搭建电池单体或者电池包的热电耦合模型，分析电池充、放电过程中电池电压和温度场变化，评估电池包的散热策略。基于NREL半经验寿命模型，估计整车电池包各电芯健康状态。嵌入电芯热失控机理模型，考虑热失控过程中各个放热反应，仿真电池包热失控温度变化和热失控扩展过程。

• 科学的人体热舒适性评价

TAITherm的人体舒适度模块允许用户在仿真环境中设置虚拟假人，基于Fiala人体调节模型，考虑人体的典型生理结构，模拟人体自身生热及其新陈代谢受外界环境的影响，并采用Berkeley热舒适性模型即美国冷暖空调工程师协会标准，对假人的整体和身体各部位的局部热感觉和人体舒适度水平进行评价，该方法被广泛认为是人体热舒适度科学研究方法。

• 适用于瞬态热过程模拟

可以模拟热分析对象在以分钟、小时甚至以天为单位的长时间内的热状况，准确捕捉其在长时间内的热特征，避免因为仅仅进行了稳态工况分析而造成的过设计或者欠设计情况的出现。

• 丰富的外部接口

TAITherm可导入Nastran等格式的网格模型，与Fluent、Star-CCM+、OpenFoam等CFD工具有直接接口，并与一维分析工具GT、Matlab、AMESim等工具有接口，实现1D-3D耦合下系统仿真，与三维结构分析工具ABAQUS有接口，可实现热应力计算。

• COTHERM自动控制耦合流程

TAITherm与CFD工具耦合是在保证求解精度的情况下求解效率高的热仿真分析方案。CFD工具的优势在于流场计算，TAITherm则是国内外应用广泛的热分析工具，其特点是热辐射和热传导求解准确、求解时间短，适用于稳态和瞬态工况的热仿真，当仿真存在复杂流场的热过程时则需要耦合CFD工具为其提供对流换热边界条件，COTHERM使耦合流程自动化，既解放了人力，同时可以提高电脑资源利用率，节省时间成本。