多尺度传热的非侵入式混合格式：电池包中的热失控

对多尺度系统进行精确的解析与数值建模是一项艰巨任务。需恰当分辨跨越多个数量级的空间与时间尺度，这推展了我们的理论模型与计算能力的极限。严谨的升尺度技术可在界定/追踪误差的同时实现高效计算，并有助于做出知情的成本—精度权衡。当升尺度模型的适用条件失效时，最大的挑战随之出现。在此，我们提出一种非侵入式双向（自底向上—自顶向下迭代）耦合混合模型，应用于电池包中的热失控，其在同一数值模拟中结合细尺度与升尺度方程，以在限制计算成本的同时达到预测精度。首先，我们开发了两种具有不同精度阶的方法来在耦合边界强制连续性。随后，我们推导细尺度与升尺度控制方程的弱（即变分）形式，以用于有限元（FE）离散化及在 FEniCS 中的数值实现。我们证明混合模拟能准确预测平均温度场，误差界由均匀化理论先验确定。最后，我们展示了相较于细尺度模拟，混合算法的计算效率。