Research on the Optimization of Heat Dissipation Performance of Dual-Channel Liquid Cooling Plate Based on Orthogonal Design of Circular Fins

XU Zihao; XIA Mingxu; BAI Yang; CHEN Siyu

doi:10.20176/j.cnki.nxdz.20260401

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Research on the Optimization of Heat Dissipation Performance of Dual-Channel Liquid Cooling Plate Based on Orthogonal Design of Circular Fins

更新时间：2026-04-22

- Research on the Optimization of Heat Dissipation Performance of Dual-Channel Liquid Cooling Plate Based on Orthogonal Design of Circular Fins
- Journal of Ningxia University (Natural Science Edition in Chinese and English) Pages: 1-11(2026)
- 作者机构：
  
  1.宁夏大学材料与新能源学院，宁夏银川 750021
  2.上海交通大学材料科学与工程学院，上海 200240
  3.江苏果下科技股份有限公司，江苏无锡 214174
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20176/j.cnki.nxdz.20260401
  CLC：
- Received：14 October 2025，
  
  Online First：22 April 2026，
- 稿件说明：
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许子豪，夏明许，白洋，等.基于圆形翅片正交设计排布的双流道液冷板散热性能优化研究［J］.宁夏大学学报（自然科学版中英文），XXXX，XX（XX）：1-11.

XU Zihao，XIA Mingxu，BAI Yang，et al.Thermal Performance Optimization of a Double-Channel Liquid Cold Plate with Circular Fins Arranged by Orthogonal Array Design［J］.Journal of Ningxia University （Natural Science Edition in Chinese and English），XXXX，XX（XX）：1-10.
许子豪，夏明许，白洋，等.基于圆形翅片正交设计排布的双流道液冷板散热性能优化研究［J］.宁夏大学学报（自然科学版中英文），XXXX，XX（XX）：1-11. DOI： 10.20176/j.cnki.nxdz.20260401.

XU Zihao，XIA Mingxu，BAI Yang，et al.Thermal Performance Optimization of a Double-Channel Liquid Cold Plate with Circular Fins Arranged by Orthogonal Array Design［J］.Journal of Ningxia University （Natural Science Edition in Chinese and English），XXXX，XX（XX）：1-10. DOI： 10.20176/j.cnki.nxdz.20260401.

摘要

针对储能电池液冷板散热不均导致的电芯温度过高问题，采用计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）方法，对液冷板流道结构、流道内翅片布置方式和液冷策略进行优化研究，从而提升液冷板的散热性能，改善电芯内部热温度分布均匀性。将液冷板流道由初始的单进单出结构，通过增加进出口数量和改变进出口位置，变成双进双出的双流道结构；在流道内增加扰流翅片，以提升液冷性能；采用正交模拟方法，研究圆形翅片在流道内布置的横向距离（

）、纵向距离（

）及高度（

），对电芯最高温度、平均温度的影响，进而确定翅片的最佳布置方式；为达到与恒定流量液冷策略相同的液冷效果，并降低液冷板能耗，通过变流量液冷策略实现流道压降的降低。结果表明，相比初始结构，双进口结构使液冷板最高温度降低0.72 ℃；翅片高度对液冷板散热性能的影响最大；正交排布的最佳参数组合为

，该组合下电芯最高温度、平均温度比未布置翅片时分别降低0.33，0.40 ℃；采用变流量液冷策略使电芯在放电第二阶段、第三阶段的流道压降分别降低34.79％、13.19％。

Abstract

To address the issue of excessive temperature in battery cells caused by uneven heat dissipation of liquid cooling plates， computational fluid dynamics （CFD） methods are employed to optimize the structure of the liquid cooling plate’s flow channels， the arrangement of the find within the channels， and the liquid cooling strategies to enhance the heat dissipation performance of the liquid cooling plate and improve temperature uniformity of the battery cells. The flow channel of the liquid cooling plate is transformed from an initial single inlet and outlet structure to a dual inlet and outlet dual-channel structure by increasing the number of inlets and outlets and changing their positions. Turbulence fins are added within the channels to enhance cooling performance. Using orthogonal simulation methods， the lateral distance （

）， longitudinal distance （

）， and height （

） of circular fins in the channel are studied for their impact on the maximum and average temperature of the battery cells， thereby determining the optimal arrangement of the fins. To achieve the same cooling effect as a constant flow liquid cooling strategy while reducing the energy consumption of the liquid cooling plate， a variable flow liquid cooling strategy implemented to achieve pressure drop in the channels. Results indicate that compared with the initial structure， the dual inlet liquid cooling plate reduces the maximum temperature of the liquid cooling plate by 0.72 ℃； the height of the fins has the greatest impact on the heat dissipation of the liquid cooling plate； the optimal parameter combination for orthogonal arrangement is

， under which the maximum and average temperatures of the batter

y cells decrease by 0.33 ℃ and 0.40 ℃， respectively， compared to when no fins are arranged； the variable flow liquid cooling strategy leads to pressure drops in the channels during the second and third discharge phases， reduced by 34.79% and 13.19%， respectively.

关键词

Keywords

references

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