CN117317463A - 一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，涉及电池储能系统热管理技术领域。冷板采用相变浆体作为冷却液，该拓扑优化设计方法包括以下步骤：首先，建立具有入口和出口的二维冷板模型；其次，确定冷板拓扑优化参数和所述相变浆体的热物理参数，建立冷板拓扑优化模型；然后，建立设计域材料插值函数，采用等效比热容法代替相变浆体的相变过程；接着，根据所述冷板拓扑优化模型，选择二维求解器分析求解；最后，收敛判断，若满足收敛条件，即获得所述冷板流道的设计方案。本发明的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，通过采用相变浆体作为冷却液，能够强化冷板的换热性能，将拓扑优化设计方法和相变浆体相结合，得到更利于散热的冷板流道结构。
Description
技术领域
本发明涉及电池储能系统热管理技术领域，特别涉及一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法。
背景技术
温度是影响电池安全运行的重要因素，合理的温度控制对电池的运行效率及安全具有重要意义，而热管理系统正是实现储能电站电池高效、稳定、安全运行的最好方法之一。目前电池热管理方式，可以分为空气冷却、液体冷却、相变材料冷却和热管冷却。由于空气冷却的冷却效率较低，热管冷却系统较为复杂，相变材料的导热系数较低，因此采用液体冷却耦合相变材料冷却作为电池簇的冷却方式。冷板由于其结构简单、冷却效率高等特点，在电池簇液冷散热系统中得到了广泛的应用。
现有的冷板主要采用以流道尺寸及位置参数为变量的代理模型优化方法进行设计。该类方法需基于数值仿真及热流体实验构建代理模型，代替较为复杂的原物理模型进行优化求解，一定程度上减小了可行解集的大小，且优化流程较为复杂，难以用于产品的概念设计。并且，在现有的冷板流道设计方法中采用拓扑优化结构，与传统的尺寸优化和形状优化相比，拓扑优化不需要预定义冷却通道的结构，并且具有更大的设计自由度，往往能获得特殊的结构和更好的性能。但用于输入冷板的冷却剂一般采用乙二醇和水，这些冷却剂的比热容小，换热量有限，并且高温下气化容易导致流阻骤升，而且工质泄露会给电池系统带来更多的安全风险。
相变浆体作为一种潜热型功能流体，因具有高效的换热和储能优势逐渐受到人们青睐。相变浆体分为单组分相变浆体、笼形水合物浆体、相变乳液、相变微胶囊和定形相变材料浆体五大类。其中，在相变微胶囊浆体中，相变材料微粒作为囊芯被作为外壳的高分子聚合物所封装，相变微粒与载流体并不直接接触。外壳的存在能够使相变材料和外界环境相隔离，从而避免颗粒为液态时的泄露问题以及易团聚的缺点。因此，相变微胶囊浆体（简称相变浆体）在建筑节能、空调、储能和传热领域均得到了广泛应用。
而采用相变浆体后，整个系统的传热问题就变为一个伴有相变的传热问题，在数学上是一个强非线性问题。即使控制方程是线性的，但两相界面的位置有待确定。界面的能量守恒条件是非线性的，只有很少的简单情况能获得解析解，一般情况下，只能采用近似方法或数值方法求解。并且，在实际问题中相变温度往往是一个温度区间，这样在液相区和凝固区之间存在一个模糊区，难以获得最佳的冷板流道结构。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，以实现冷板的高效散热、改善温度分布的均匀性，得到最佳的冷板散热途径。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，冷板采用相变浆体作为冷却液，所述拓扑优化设计方法包括以下步骤：
（1）建立具有入口和出口的二维冷板模型；
（2）确定冷板拓扑优化参数和所述相变浆体的热物理参数；
（3）建立冷板拓扑优化模型；
（4）建立设计域材料插值函数，采用等效比热容法代替相变浆体的相变过程；
（5）根据所述冷板拓扑优化模型，选择二维求解器分析求解；
（6）收敛判断，若满足收敛条件，即获得所述冷板流道的设计方案，若不满足收敛条件，则重复步骤（3）至（5）。
进一步的，所述步骤（2）中，冷板拓扑优化参数包括入口处冷却液的温度T in 、流速u in 及热源发热量f T 及出口压力p 0 ，所述相变浆体的热物理参数包括导热系数k、度ρ、定压热容c p 和粘度μ。
进一步的，所述步骤（3）中，建立冷板拓扑优化模型包括：
(3a) 根据热控要求，构建拓扑优化目标函数，并根据冷板表面最小平均温度与流体流动最小耗散功获得所述拓扑优化目标函数/>；
其中，表示平均温度，/>表示相变浆体功耗；ω T 表示平均温度加权系数，ω f 表示相变浆体功耗加权系数；/>为温度归一化常数，/>为功耗归一化常数，Ω为拓扑优化设计域，T为温度，μ为相变浆体动力粘度，α为反渗透率，u为相变浆体运动速度，x为空间直角坐标系，i，j分别为不同坐标角标。
(3b) 基于拓扑优化方法、共轭传热和相变浆体流动控制方程，建立拓扑优化模型：
其中，θ为拓扑优化的设计变量，▽为哈密顿算子，ρ为密度，p为压力，α(θ)为反渗透率，c p 为定压比热容，k为导热系数，f T 为热源发热量；V F 为流体域体积分数。
进一步的，所述步骤（4）中，建立设计域材料插值函数包括：
采用变密度法对设计域材料的反渗透率、密度、热传导系数和比热容进行插值：
其中，下标s表示固体材料，下标f表示流体材料，q，q ρ ，q k ，q cp 分别为反渗透率、密度、导热系数和比热容的惩罚因子；ρ f ，ρ s 分别表示流体和固体的密度；k f ，k s 分别表示流体和固体的导热系数；c p,f ，c p,s 分别表示流体和固体的比热容；α f 为流体域的反渗透率，α s 为固体域的反渗透率，其定义为：
其中，Da为达西数，定义了粘性力和多孔介质摩擦力之间的比率，L是流体通道的特征长度；μ in 是入口流体的动力粘度。
进一步的，q=q k =q ρ = 0.01，q cp = 100，α f 为0，Da为10-5。
进一步的，所述步骤（4）中，采用等效比热容法代替相变浆体的相变过程包括：
将比热容看作温度的分段函数，相变浆体的等效比热容c p,f 为：
其中，c p,ms 为未发生相变的相变浆体的比热容；ω为相变浆体的质量分数；h f 为相变潜热；T 1 为相变起始温度；T 2 为相变终止温度。
进一步的，所述步骤（5）中，根据所述冷板拓扑优化模型，选择二维求解器分析求解，包括如下步骤：
(5a) 根据所述冷板拓扑优化模型，进行有限元网格划分；
(5b) 采用伴随法进行灵敏度计算，通过优化算法，更新设计变量θ；
(5c) 对流固边界处的设计变量θ进行密度过滤，获得θ f ；
(5d) 对流固边界处的设计变量θ投影，获得θ p ；
其中，，且θ f 为过滤后的设计变量，r为过滤半径；
，θ p 为投影后的设计变量，β为投影斜率，/>为投影点。
进一步的，所述步骤（5a）中，有限元网格划分可以采用自由四边形网格，自由三角形网格，映射网格或扫掠网格；
所述步骤（5b）中，优化算法选用移动渐近线算法MMA。
进一步的，所述步骤（6）中，拓扑优化结果收敛的条件为：
其中，为当前迭代得到的目标函数值，/>为上一步迭代得到的目标函数值，E为目标函数值的允许误差。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，通过采用相变浆体作为冷却液，并建立具有入口和出口的二维冷板模型，从实际冷板散热需求出发，结合冷板拓扑优化参数和相变浆体的热物理参数建立冷板拓扑优化模型。采用相变浆体作为冷却液得到的流道拓扑结构较传统的冷板流道形式，使得冷板的散热能力得到明显提升，同时冷板温度分布的均匀性得到较大改善，综合性能更优。
此外，通过插值函数方法求解拓扑优化设计变量，并采用等效比热容法描述相变浆体的相变潜热，近似计算热容可以避免相变温度处的数值奇异，提高计算准确性。并且，通过将惩罚因子q=q k =q ρ = 0.01,q cp = 100时，能够得到了更加清晰的流固界面。
并且，T 1 设置为26.7℃，T 2 设置为30.9℃，在低于T 1 和高于T 2 的区间，相变材料的固定比热容都是恒定的。在相变区间内，由于温度变化的变量造成相变浆体的比热容变化，从而得到较为准确的测试数据。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法的流程图；
图2为本发明实施例所述的拓扑优化几何模型的示意图；
图3为本发明实施例所述的冷板经过拓扑优化设计后流道结构的示意图；
图4为本发明实施例所述的冷板经过拓扑优化设计后表面温度分布图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图1并结合实施例来详细说明本发明。
本实施例涉及一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，该冷板流道的拓扑优化涉及方法中，冷板采用相变浆体作为冷却液，拓扑优化设计方法包括以下步骤：
（1）建立具有入口和出口的二维冷板模型；
（2）确定冷板拓扑优化参数和所述相变浆体的热物理参数；
（3）建立冷板拓扑优化模型；
（4）建立设计域材料插值函数，采用等效比热容法代替相变浆体的相变过程；
（5）根据所述冷板拓扑优化模型，选择二维求解器分析求解；
（6）收敛判断，若满足收敛条件，即获得所述冷板流道的设计方案，若不满足收敛条件，则重复步骤（3）至（5）。
需要说明的是，本实施例的相变浆体采用相变微胶囊浆体，它结合了相变微胶囊颗粒和液体的优点，在一定温度范围内微胶囊发生相变，表观比热增加，和其它冷却介质相比同等流量下可吸收更多热量，微胶囊颗粒和载流体之间存在微对流现象，可强化换热，在电池簇冷板流道拓扑优化设计中具有如下所述的优点。
本实施例的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，通过采用相变浆体作为冷却液，并建立具有入口和出口的二维冷板模型，从实际冷板散热需求出发，结合冷板拓扑优化参数和相变浆体的热物理参数建立冷板拓扑优化模型。采用相变浆体作为冷却液得到的流道拓扑结构较传统的冷板流道形式，使得冷板的散热能力得到明显提升，同时冷板温度分布的均匀性得到较大改善，综合性能更优。
再通过插值函数方法求解拓扑优化设计变量，并采用等效比热容法描述相变浆体的相变潜热，近似计算热容可以避免相变温度处的数值奇异，提高计算准确性。
基于上述整体介绍，为便于理解本实施例，以下结合具体的实施例来介绍本实施例的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法。如图1所示，本实施例的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法的步骤如下：
（1）建立具有入口和出口的二维冷板模型；
具体来讲，首先，确定冷板的尺寸参数以及出入口所在的位置，建立具有入口和出口的二维冷板模型；根据电池液冷板外形尺寸，确定流道设计空间。具体地，如图2所示，本实施例中冷板的二维模型尺寸为800mm×600mm，出入口在冷板的中线上，其入口特征长度为100mm。
（2）确定冷板拓扑优化参数和所述相变浆体的热物理参数；
在此步骤中，具体根据电池簇浆体液冷系统，确定冷板入口的拓扑优化参数和相变浆体的热物理参数。其中入口流速的设置保证相变浆体流动的雷诺数小于2300，为层流状态；相变浆体的入口温度接近但低于相变微胶囊的相变起始温度，相变浆体的质量浓度低于25%，保证其可以被假设为牛顿流体，热源发热量根据电池簇中单个电池箱的实际发热量确定。
作为一种优选地实施方式，本实施例中，选用质量浓度为10%的相变浆体作为冷却液，即相变浆体的基液占总体积的90%，相变微胶囊占总体积的10%。该相变浆体的相变材料为正十八烷，外壳为聚甲基丙烯酸甲酯，载流体为水，其相变温度区间为[26.7℃, 30.9℃]。因此，冷板拓扑优化参数为：=26℃和=0.01m/s，热源发热量=50kw，出口压力p 0 =0Pa。
相变浆体的热物理参数为：导热系数k f =0.541W/(m∙K)、密度ρ f =982.3kg/m3、定压热容c p,f =3951J/(kg∙K)、动力粘度μ f =0.0023kg/(m∙s)和相变潜热h f =14.71kJ/kg。
（3）建立冷板拓扑优化模型：
具体地，步骤3包括步骤（3a）和步骤（3b）。其中，步骤（3a）构建目标函数与优化准则。步骤（3b）基于（3a）步骤得到的目标函数，建立拓扑优化模型。
具体来讲，步骤（3a）根据热控要求，构建拓扑优化目标函数，并根据冷板表面最小平均温度与最小流体流动耗散功获得所述拓扑优化目标函数/>；
其中，表示平均温度，/>表示相变浆体功耗；ω T 表示平均温度加权系数，ω f 表示相变浆体功耗加权系数；/>为温度归一化常数，/>为功耗归一化常数，Ω为拓扑优化设计域，T为温度，μ为相变浆体动力粘度，α为反渗透率，u为相变浆体运动速度，x为空间直角坐标系，i，j分别为不同坐标角标；
此处以表面最小平均温度与流体流动的最小耗散功为目标，并将两个目标归一化，再通过加权函数来将目标集成一个目标函数。
步骤（3b）首先考虑各场的控制方程及约束，再基于步骤（3a）得到的目标函数和拓扑优化方法、共轭传热和相变浆体流动控制方程，建立拓扑优化模型：
其中，θ为拓扑优化的设计变量，▽为哈密顿算子，ρ为密度，p为压力，α(θ)为反渗透率，c p 为定压比热容，k为导热系数，f T 为热源发热量；V F 为流体域体积分数，其值为0.5。
（4）建立设计域材料插值函数，采用等效比热容法代替相变浆体的相变过程：
具体地，通过采用变密度法对设计域材料的反渗透率、密度、热传导系数和比热容进行插值，材料性能与设计变量的函数关系如下：
其中，q为反渗透率的惩罚因子，用于调整α(θ)的斜率，抑制设计变量（0<θ<1）中间值的生成。下标s表示固体，下标f表示流体；q ρ ，q k ，q cp 分别为反渗透率、密度、导热系数和比热容的惩罚因子；ρ f ，ρ s 分别表示流体和固体的密度；k f ，k s 分别表示流体和固体的导热系数；c p,f ，c p,s 分别表示流体和固体的比热容；α f ，α s 分别为流体域和固体域的反渗透率；固体的反渗透率α s 由下式确定：
其中，L是所述入口的特征长度；μ in 是所述入口处流体的动力粘度，Da为达西数，定义了粘性力和多孔介质摩擦力之间的比率。
此外，q k 、q ρ 和q cp 分别表示热导率、密度和比热容的惩罚因子。当惩罚因子q=q k =q ρ =0.01,q cp = 100时，通过下述的计算收敛，得到了更加清晰的流固界面。
并且，α f 为0，Da为10-5，μ in 为2.3×10-3。本实施例的固体域采用铝作为原材料，铝的热物理参数为：导热系数k s =237W/(m∙K)、密度ρ s =2700kg/m3、定压热容c p,s =900J/(kg∙K)；流体域为相变浆体。
采用等效比热容法代替相变浆体的相变过程包括：
将比热容看作温度的分段函数，相变浆体的等效比热容c p,f 为：
其中，c p,ms 为未发生相变的相变浆体的比热容；ω为相变浆体的质量分数；h f 为相变潜热；T 1 为相变起始温度；T 2 为相变终止温度。
作为一种优选地实施方式，采用等效比热容法代替相变浆体的相变过程，相变浆体中相变微粒在加热过程中发生固液相变，由于相变潜热的存在，虽然吸收了较多的热量，但相变材料的温度变化较小，可以假设相变材料的相变过程发生在较小的温度区间（T1，T2）内。考虑相变材料的温度变化过程，可以将其比热的变化分为三部分，首先是固态升温阶段（T1<T2），温度变化较大，相变材料固态比热变化较小，可认为是恒定的，即c p,ms 。
在相变区间内（T1<T<T2），相变潜热可以用随温度变化的等效比热来进行描述，此时相变材料等效比热远远高于其在固态和液态时的比热，温度变化很小，即表示为c p,ms +ω h f /(T 2 -T 1 )；；最后在液态升温阶段（T>T2），与第一阶段类似，相变材料液态比热也可近似为恒定，即c p,ms 。
作为一种具体的实施方式，T1设置为26.7℃，T2设置为30.9℃，在低于T1和高于T2的区间，相变材料的固定比热容都是恒定的。在相变区间内，由于温度变化的变量造成相变浆体的比热容变化，从而得到较为准确的测试数据。
由于本实施例采用相变浆体作为冷却液，整个系统的传热问题就变为一个伴有相变的传热问题，在数学上是一个强非线性问题。即使控制方程是线性的，但两相界面的位置有待确定。而界面的能量守恒条件是非线性的，只有很少的简单情况能获得解析解。一般情况下，只能采用近似方法或数值方法求解。在实际问题中，相变温度往往是一个温度区间，这样在液相区和凝固区之间存在一个模糊区。
采用等效比热容法，可以在整个区域建立统一的能量方程，将分区域求解问题化为整个区域的非线性问题处理，用等效热容处理相变区域的相变潜热，并近似计算热容可以避免相变温度处的数值奇异。等效热容法求解相变传热问题，程序简单，计算效率高，相变界面位置计算准确。
（5）根据拓扑优化模型，选择二维求解器分析求解：
具体来讲，包括以下步骤：
（5a）根据步骤（3）所建立的冷板拓扑优化模型，所述步骤（5a）中，有限元网格划分可以采用自由四边形网格，自由三角形网格，映射网格或扫掠网格；
优选地，本实施例采用自由四边形网格进行有限元网格划分；
（5b）采用伴随法进行灵敏度计算，通过移动渐近线算法MMA，更新设计变量，设置最大迭代步数为1000，设置收敛精度为0.0001；
（5c）在拓扑优化求解过程中，为了避免拓扑流道结构出现棋盘格的现象，采用霍尔姆兹偏微分方程对设计变量θ进行过滤，获得θ f ；
（5d）为了减少灰度单元，获得清晰的拓扑流道结构，采用双曲正切投影获得θ p ；
其中，，且θ f 为过滤后的设计变量，r为过滤半径；
，/>为投影后的设计变量，/>为投影斜率，为投影点。
选取移动渐近线MMA优化算法，对步骤（3）的拓扑优化模型进行迭代计算，迭代过程中对结果进行过滤和投影处理。如图3和图4所示，分别得到拓扑优化设计后的冷板流道结构以及表面温度分布。
（6）拓扑优化结果收敛的条件为：
为当前迭代得到的目标函数值，/>为上一步迭代得到的目标函数值，E为目标函数值的允许误差。
为了测试以上步骤所得到的拓扑优化结构，通过以下的仿真算例得到说明：
1.仿真参数
冷板尺寸为800mm×600mm，流道入口特征长度100mm,热源为均布热源，热源功率为f T =50KW，入口流速为v in =0.01m/s，入口温度为T in =26℃，出口静压为0Pa，冷却液为质量浓度为10%的相变浆体。取冷板的中间层作为二维拓扑优化设计，仿真设计域以及边界条件的施加如图2所示。同时，设置传统的以水为工质的拓扑优化冷板模型，施加相同边界条件，进行散热、流动性能对比。
2. 仿真结果
利用本实施例的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，构建拓扑优化模型，并对冷板进行流道拓扑优化设计，如表2所示。
表2 相变浆体冷板拓扑优化设计与传统水冷板拓扑优化设计散热性能对比
由表2可见，采用本发明所述的方法得到流道拓扑结构较传统水冷板流道形式使得冷板的散热能力得到明显提升：最高温度下降了9.2℃，平均温度下降了3.1℃，能够更有效地保证电池的正常工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明 ，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，其特征在于，冷板采用相变浆体作为冷却液，所述拓扑优化设计方法包括以下步骤：
（1）建立具有入口和出口的二维冷板模型；
（2）确定冷板拓扑优化参数和所述相变浆体的热物理参数；
（3）建立冷板拓扑优化模型；
（4）建立设计域材料插值函数，采用等效比热容法代替相变浆体的相变过程；
（5）根据所述冷板拓扑优化模型，选择二维求解器分析求解；
（6）收敛判断，若满足收敛条件，即获得所述冷板流道的设计方案，若不满足收敛条件，则重复步骤（3）至（5）。
2.根据权利要求1所述的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，其特征在于：所述步骤（2）中，冷板拓扑优化参数包括入口处冷却液的温度T in 、流速u in 及热源发热量f T 及出口压力p 0 ，所述相变浆体的热物理参数包括导热系数k、密度ρ、定压热容c p 和粘度μ。
3.根据权利要求1所述的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，其特征在于：所述步骤（3）中，建立冷板拓扑优化模型包括：
(3a) 根据热控要求，构建拓扑优化目标函数，并根据冷板表面最小平均温度与流体流动最小耗散功获得所述拓扑优化目标函数/>；
其中，表示平均温度，/>表示相变浆体功耗；ω T 表示平均温度加权系数，ω f 表示相变浆体功耗加权系数；/>为温度归一化常数，/>为功耗归一化常数，Ω为拓扑优化设计域，T为温度，μ为相变浆体动力粘度，α为反渗透率，u为相变浆体运动速度，x为空间直角坐标系，i，j分别为不同坐标角标；
(3b) 基于拓扑优化方法、共轭传热和相变浆体流动控制方程，建立拓扑优化模型：
其中，θ为拓扑优化的设计变量，▽为哈密顿算子，ρ为密度，p为压力，α(θ)为反渗透率，c p 为定压比热容，k为导热系数，f T 为热源发热量；V F 为流体域体积分数。
4.根据权利要求1所述的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，其特征在于：所述步骤（4）中，建立设计域材料插值函数包括：
采用变密度法对设计域材料的反渗透率、密度、热传导系数和比热容进行插值：
其中，下标s表示固体材料，下标f表示流体材料，q，q ρ ，q k ，q cp 分别为反渗透率、密度、导热系数和比热容的惩罚因子；ρ f ，ρ s 分别表示流体和固体的密度；k f ，k s 分别表示流体和固体的导热系数；c p,f ，c p,s 分别表示流体和固体的比热容，α f 为流体域的反渗透率，α s 为固体域的反渗透率，其定义为：
其中，L是所述入口的特征长度；μ in 是所述入口处流体的动力粘度，Da是达西数，定义了粘性力和多孔介质摩擦力之间的比率。
5.根据权利要求4所述的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，其特征在于：
q = q k = q ρ = 0.01， q cp = 100，α f 为0，Da为10-5。
6.根据权利要求4所述的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，其特
征在于：所述步骤（4）中，采用等效比热容法代替相变浆体的相变过程包括：
将比热容看作温度的分段函数，相变浆体的等效比热容c p,f 为：
其中，c p,ms 为未发生相变的相变浆体的比热容；ω为相变浆体的质量分数；h f 为相变潜热；T 1 为相变起始温度；T 2 为相变终止温度。
7.根据权利要求1所述的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，其特征在于：所述步骤（5）中，根据所述拓扑优化模型，选择二维求解器分析求解，包括如下步骤：
(5a) 根据所述冷板拓扑优化模型，进行有限元网格划分；
(5b) 采用伴随法进行灵敏度计算，通过优化算法，更新设计变量θ；
(5c) 对流固边界处的设计变量θ进行密度过滤，获得θ f ；
(5d) 对流固边界处的设计变量θ投影，获得θ p ；
其中，，且θ f 为过滤后的设计变量，r为过滤半径；
，θ p 为投影后的设计变量，β为投影斜率，θ β 为投影点。
8.根据权利要求7所述的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，其特征在于：所述步骤（5a）中，有限元网格划分可以采用自由四边形网格，自由三角形网格，映射网格或扫掠网格；
所述步骤（5b）中，优化算法选用移动渐近线算法MMA。
9.根据权利要求7所述的一种基于相变浆体的电池簇冷板流道拓扑优化设计方法，其特征在于：所述步骤（6）中，拓扑优化结果收敛的条件为：
其中，为当前迭代得到的目标函数值，/>为上一步迭代得到的目标函数值，E为目标函数值的允许误差。
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