在锂电池薄膜的制备中,保温房内上下对称布置的静压箱为薄膜铸片的预热、拉伸和热定型等环节提供了稳定的速度场和温度场。静压箱的孔排结构不仅影响保温房内的热气流分布,且对膜片的换热强度、换热均匀性和换热效率有不同程度的影响。以往根据经验设计静压箱孔排结构的方法存在对换热效果的影响缺乏规律性认识、换热均匀性较差而无法保证膜片拉伸质量等缺点,同时,传统静压箱组采用孔口满布孔排结构的送风方式会造成较大的能量损耗。本文正是基于此问题,开展了基于流场特性的仿真模拟及试验研究。快速发展的CFD(Computational Fluid Dynamics)即计算流体力学方法,以其能对保温房内三维流场进行观测且能同时对膜片换热效果进行定量分析等优点为静压箱的优化设计提供了可能性。本论文依托工程实际中的静压箱建立数值仿真模型,通过静压箱对靶面射流冲击换热的试验系统验证数值模拟方法和模型的正确性,利用参数化设计对静压箱的孔排结构进行优化,基于优化结果设计了一种新型的静压箱组排布方式。具体内容包括:(1)以锂电池薄膜生产线中保温房内的静压箱为原型建立了数值仿真模型。为探究错排角和开孔率对靶面换热效果的影响,对工程中常用的展向孔排数为3、4、5的孔排结构进行对比分析,评估不同拓扑结构下的孔排结构的综合性能。(2)基于等弗劳德数准则制作5:1大小的静压箱,其与热风加热系统、速度测定装置和热流密度传感器等构成试验系统。对孔排结构处孔口射流速度和靶面处表面换热系数进行测定并与数值模拟结果进行对比,验证数值模拟研究的正确性。(3)基于较优的孔排结构方案对静压箱模型进行参数化建模、DOE试验设计和响应面分析,将孔排结构参数与膜片换热强度、换热均匀性之间的关系进行非线性回归分析和多目标函数优化,得到非线性关系式和适用于工程应用的帕累托最优解。(4)选取优化后的孔排结构方案,设计了一种带渐扩型孔排结构的静压箱组排布方式,能使得保温房内的热风循环次数增加、大量减少送风量和补风量,实现节能减排。本文研究得到的规律和结论,可为锂电池薄膜生产线中静压箱的设计和静压箱组的排布提供一定的理论依据和解决办法。