學校:國立屏東科技大學
科系:車輛工程系
隊名:超能戰隊
組長:李嘉偉
組員:劉家樺、陳哿祥
指導教授 : 劉睿凱、王耀男
題目:鋰電池散熱模組開發與分析驗證
摘要:
鋰電池具高能量密度、低生產成本與穩定性高等優勢,本研究使透過 CFD 分析圓柱形鋰離子電池與散熱模組之熱量分布區域與傳遞,並了解相異電池幾何排列對模組內部熱流場影響。結果顯示,單電池初始熱量產生區域與實際結構相符,且不同電池幾何排列對熱流場影響甚大,且流速亦有顯著差異,使之直接影響散熱模組表現。
學校:國立臺灣科技大學
科系:機械工程系
隊名:3MLab
組長:Muhtadin
指導教授:蔡榮庭
題目:CAE-Driven Design of Lightweight TPMS Lattices for Efficient Solar Thermal Energy Harvesting
摘要:為了提升太陽能熱能系統的效率,如何在維持可控壓降的同時優化吸收器的幾何結構以增強傳熱效能,是當前的重要挑戰。本研究提出一種創新的太陽能熱能吸收器設計方法,採用三周期最小曲面(Triply Periodic Minimal Surface, TPMS)結構,特別是 Gyroid 拓撲形式,並透過數位光處理(Digital Light Processing, DLP)增材製造技術實現高精度列印。
此設計充分利用 TPMS 結構的幾何優勢,包括平滑連續的流道與高比表面積,與傳統設計相比,可顯著提升熱吸收與流體分佈性能。
本研究運用計算輔助工程(CAE)模擬技術,分析 TPMS 吸收器在流體動力學與傳熱性能方面的表現,並搭建實驗平台進行驗證。實驗中控制空氣流速,測量 TPMS 結構前後的溫度、流速及壓降。實驗結果與模擬數據高度吻合,驗證了 CAE 模型的準確性。
關鍵結果顯示,當雷諾數由 400 增加至 2000 時,壓降由 50 Pa 上升至 98.8 Pa,表明隨著流速增加,流動阻力亦明顯提升。同時,溫差(ΔT)由 35 °C 降低至 26 °C,顯示在高流速下對流傳熱效能有所增強。TPMS 結構整體溫降達 25.5 °C,且在入口區域呈現明顯的溫度梯度,證實其具備快速熱吸收能力。
壓力場分析指出,主要壓降集中於 TPMS 結構區域,並於下游區逐漸穩定。速度分佈結果顯示,在 TPMS 狹窄通道中流速加快並產生渦流現象,增強了對流混合與熱交換。與傳統吸收器相比,TPMS Gyroid 結構的比表面積提升約 400%,在不增加系統體積的前提下,顯著改善整體熱性能。