来源 | Applied Thermal Engineering

链接 | https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2026.130063

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背景介绍

动力电池工作温度需控制在 20-40℃，传统液冷板存在温均性与流阻的固有矛盾，单一结构优化空间有限，目前对液体冷却板的研究主要集中在其流道设计上，常见的简单流道结构有：S形、U形、菱形等; 独特的流道结构有：特斯拉阀形、对称双螺旋结构和双层“I”形。随着研究的深入发现，仅通过改变流道的整体形状所能获得的性能增益相对有限。

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成果掠影

近日，重庆交通大学张甫仁等团队通过组合不同层次的流道结构，开发出22种新型仿生叶脉式液体冷却结构，利用建立的数值模拟模型，对包括传统仿生叶脉式在内的23种液体冷却平板结构进行了模拟，根据模拟得到的每种液体冷却结构的压降、平均温度和综合评价指标，相对最优的初始液体冷却板结构（梯度叶脉型液体冷却板结构VII-1）。采用响应面法（RSM）+ 第二代遗传算法（NSGA-II） 与人工神经网络（ANN）+NSGA-II 两种多目标优化方法，最终 ANN+NSGA-II 方案表现更优，优化后液冷板较传统仿生叶脉模型压降降低 40.5%、传热系数提升 64.2%、综合热性能指标提升 174.58% ，为动力电池等场景的热管理提供了高效解决方案。研究成果以“Thermal Performance Analysis and Optimization of a Novel Gradient Bionic Leaf-Vein-Inspired Liquid Cooling Plate on Partitioning Theory” 为题，发表于《Applied Thermal Engineering》期刊。

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图文导读

图1液体冷却系统的冷却原理。

图2 仿生叶脉结构的几何示意图

图3 23液体冷却板的结构。

图4. 液体冷却板栅示意图。

图5.网格独立性分析结果

图6.液体冷却板的实验模型和仿真模型。

图7.实验平台示意图。

图8.热敏电阻的布局。

图9. 实验平台。

图10.基本流速分布图。

图11.基本温度分布图。

图12.组合四流速分布图。

图13.组合式IV型温度分布图。