In-context learning for nano-PCM thermal behavior prediction in battery thermal management via Lattice Boltzmann simulation
Notice bibliographique
Résumé
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
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».