LS-DYNA R12 版本發佈與更新內容

2020年06月19日，Ansys LST發佈了最新版的 LS-DYNA R12 求解器。

LS-DYNA R12.0.0 中的提供了兩個全新的功能、也增強了許多既有功能，並且修復一些錯誤。

R12.0.0 的新功能分別是：

1. 電池（電化學求解器，Electrochemistry Solver）
2. 雙CESE可壓縮流體解算器（Dual CESE Compressible Fluid Solver）

本文將單獨介紹新功能。

更詳細的功能說明，未來將會陸續發佈在艾索科技技術中心，歡迎大家免費註冊。

原廠完整的發佈通知(Release Noted)，歡迎至產品專區的版本頁面索取下載。

 

 

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• ​電池（電化學求解器，Electrochemistry Solver）

（可同時請參閱“ EM (Electromagnetic Solver)”部分中的“Battery module Release”。）

在 *BATTERY 的關鍵字的家庭調用新的電化學解算器，這是只有在雙精度文件中可用。*BATTERY 關鍵字收錄在《 LS-DYNA Keyword Users Manual (LS-DYNA關鍵字用戶手冊)》的第三卷中。

以* BATTERY開頭的關鍵字涉及並控制為電池單元進行詳細的一維電化學建模而設置的問題。旨在用於電池-熱結構相互作用問題。

通過兩個一維全電池模型，可以使用兩個鋰離子電池（LIB）模型。

• 具有以下結構的單插入：　陽極鋰金屬電極/隔板/陰極複合電極
• 具有以下結構的雙插入：　陽極複合電極/隔板/陰極複合電極

這兩個電池模型基於具有各種陽極，隔膜和陰極材料特性的電化學模型。因此，用戶可以為其陽極和陰極選擇包括開路電勢（OCP）的材料屬性。對於隔膜，用戶還可以在不同的電解質中選擇材料屬性，其中包括電池模擬所需的所有傳輸屬性。請注意，所有傳輸屬性都是針對每種電池類型設計的。

單插入或雙插入模型的選擇是通過關鍵字* BATTERY_ECHEM_CONTROL_SOLVER完成的。在這裡，用戶可以選擇電池運行模式，例如恆電流或恆電位，循環次數和終止控制。有關更多詳細信息，請參見關鍵字手冊的第III卷。

使用* BATTERY_ECHEM_CELL_GEOMETRY關鍵字，用戶可以在單個單元格中選擇每個層的長度，包括集電器的兩側，還可以輸入相應的網格元素總數。

完成此操作後，用戶需要在材料卡中為所有層（陽極，陰極和隔離層）設置自己的所有變量值。三個主要關鍵字是：
* BATTERY_ECHEM_MAT_ANODE
* BATTERY_ECHEM_MAT_CATHODE
* BATTERY_ECHEM_MAT_ELECTROLYTE
在這裡，首先必須仔細選擇OCP ID（請參考關鍵字手冊），然後分別選擇庫侖容量，初始荷電狀態，熱力學數據和多孔介質數據。

在* BATTERY_ECHEM_THERMAL關鍵字卡中，用戶可以設置初始溫度和其他熱屬性。但是，請注意，當電池解算器與熱解算器和熱機械解算器耦合時，將忽略此卡。

請注意，這些一維求解器的目的是為用戶提供測試其OCP，材料特性和運輸電池特性的工具。為了將電化學電池求解器耦合到熱機械求解器，用戶必須設計自己的具有不同零件號的網格系統，並且必須為每個求解器分配單獨的零件號。例如，如果電化學電池求解器需要在特定部分（所有電池區域）內進行求解，則用戶必須在以下每個材料關鍵字的第一個變量列中分配該部分號：* BATTERY_ECHEM_MAT_ANODE，* BATTERY_ECHEM_MAT_CATHODE和* BATTERY_ECHEM_MAT_ELECTROLYTE。應該為結構熱和機械求解器分配相同的零件號。電池外部的結構零件將具有其他零件編號。請注意，一維電化學求解器可解決分配給電池部件號的所有元素，還請注意，此電池求解器在每個電池結構元素中都有自己的一維網格系統，而熱機械求解器有自己的3D網格系統。

但是，目前只有雙插入模型與LS-DYNA熱機械求解器結合使用。該型號涵蓋了手機電池製造商使用的所有鋰離子電池，以及汽車工業電池。

因此，在版本R12.0.0中，用戶可以模擬在將外部熱源或衝擊力施加到電池組時鋰離子電池的熱響應和/或機械響應。電池模型可以是單個電池組，具有多個連接的電池組（超過100個電池組），甚至可以是多個並聯的電池組。通過控制結構求解器的求解方案，用戶可以計算出電池操作在特定時間段內的結構效果，例如電池放電或充電狀態的初始，中間和結束。

有關電化學電池理論的更多詳細信息，請參閱LS-DYNA多物理場理論手冊。相關的關鍵字設置，請參閱multiphysics (Vol III) keyword manual（多物理場（Vol III）關鍵字手冊）。如果您對於此應用有興趣，也歡迎您與我們聯繫。

 

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• 雙CESE可壓縮流體求解器（Dual CESE Compressible Fluid Solver）

在* DUALCESE關鍵字的系列中調用新的雙守恆元/求解元（雙CESE，dual Conservation Element / Solution Element）可壓縮流體求解器。此求解器僅在雙精度文件中可用。

該單位*關鍵字系列介紹，其提供了指定在LS-DYNA問題單位一致的方式。目前，這些關鍵字僅適用於雙重CESE求解器，但將來可能會擴展到其他求解器。

 

• 雙重CESE求解器特性：

明確的
雙精度
動態內存處理
SMP和MPP
3D求解器/特殊情況2D求解器和2D軸對稱求解器
注意：2D軸對稱求解器僅適用於CFD求解器，尚不適用於FSI-ibm或FSI-mmmm求解器。
與LS-DYNA結構求解器自動耦合
歐拉固定網格或移動網格（使用* DUALCESE_ELE2D或* DUALCESE_ELE3D卡輸入類型，或通過* MESH卡輸入四面體網格）

 

• 雙CESE求解器主要特點：

CFD求解器基於雙重CESE（保護元素/解決方案元素）方法，這是CESE技術的新版本，具有增強的準確性和魯棒性
高精度衝擊波捕捉
解決FSI問題的嵌入式（浸入式）邊界方法或移動網格（擬合）方法
可以將網格劃分為每個區域使用不同求解器的區域/零件，以最小化使用移動網格FSI技術或使用浸入邊界FSI方法的區域。此功能旨在幫助優化求解器性能。
現在可以通過REFPROP和COOLPROP EOS庫獲得複雜的流體狀態方程（EOS）。僅* DUALCESE型號支持此功能。
現在，可為REFPROP和COOLPROP庫提供雙三次表查找系統，以大大加快對熱力學量的評估。

 

• 雙重CESE求解器應用程序（非窮舉）：

FSI問題
衝擊波捕獲
衝擊/聲波相互作用

 

• Dual CESE求解器的計劃未來功能：

具有材料侵蝕的FSI（如在* CESE浸入式邊界FSI求解器中所做的那樣）
耦合的隨機燃油噴霧求解器（請參閱* STOCHASTIC關鍵字）
與化學耦合（請參閱* CHEMISTRY關鍵字）
多物種運輸
共軛傳熱
空化模型

 

相關連結：

LS-DYNA 顯式分析與多物理模擬軟體｜軟體簡介 - 艾索科技

 

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