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Enregistrement W4414808086 · doi:10.1016/j.energy.2025.138693

In-context learning for nano-PCM thermal behavior prediction in battery thermal management via Lattice Boltzmann simulation

2025· article· en· W4414808086 sur OpenAlexaff
Bichen Shang, Li Guo, Weijie Sun, Liwei Zhang, Guanzhe Cui, Jiyuan Tu, Xiang Fang, Xueren Li

Notice bibliographique

RevueEnergy · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced Battery Technologies Research
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésThermalNusselt numberBoltzmann machineKey (lock)Lattice Boltzmann methodsHeat transferMean squared errorFocus (optics)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Effective thermal management is crucial for ensuring the safety and performance of lithium ion batteries in electric vehicles. While nano-enhanced phase change materials (nano-PCMs) offer excellent thermal regulation, their effectiveness is often limited by localized heat accu mulation from natural convection. Existing ML-based studies mostly focus on temperature metrics alone, neglecting thermal uniformity and relying on black-box models with limited interpretability. This study proposed a zonal nanoparticle distribution strategy and uti lized high-fidelity Lattice Boltzmann Method (LBM) simulations to investigate underlying heat transfer mechanisms in nano-enhanced PCM systems. The state-of-the-art Tabular Prior-data Fitted Network (TabPFN) was then employed to accurately predict key thermal indicators and was benchmarked against widely used models such as BPNNs, XGBoost, and CatBoost. Furthermore, SHapley Additive exPlanations (SHAP) analysis was applied to in terpret TabPFN outputs, revealing key regional features and providing physical insights into system performance. The results demonstrated that with optimal non-uniform nanoparticle distribution pattern, the Nusselt number increased by 12.04% and melting time was reduced by 13.05%. TabPFN exhibited superior prediction accuracy compared to other popular ma chine learning models, with error bins generally lower in magnitude and reductions in MAE and RMSE by 8-92% and 7-90%. SHAP analysis further visualized quantitative correlation between training inputs and target variables and their influence on convective behavior and heat retention. The proposed explainable in-context learning framework based on TabPFN and SHAP is expected to provide valuable insights for guiding the design and optimization of advanced nano-PCM battery thermal management systems. • LBM analysis of convection-driven PCM behavior in BTMS motivates a zonal nanoparticle strategy • Batch LBM simulations on nano-PCM cases show 12.04% increase in Nusselt number with stratified nanoparticle design • An explainable surrogate framework combining ML models and SHAP is developed for multi-output prediction • TabPFN outperforms BPNN, XGBoost, and CatBoost with up to 92% reduction in MAE • SHAP analysis identifies as the dominant factor influencing BTMS performance

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,161
Score d'incertitude au seuil0,585

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,011
Tête enseignante GPT0,266
Écart entre enseignants0,256 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations5
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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