作者 | Wang Yuanteng

上期我們介紹了雷擊直接效應仿真電磁部分，設置了磁場、電流及歐姆損耗監視器并拿到了相應的結果。為了計算雷擊所產生的熱效應，我們將使用瞬態熱求解器Transient Thermal Solver進行計算。另外，還需考慮到熱源，下面我們具體來看是如何進行仿真的。

1.在電磁仿真工程上設置avg_ohmic_loss監視器。這里我們設定計算0-1μs的熱效應，因此設置10個起始點不同，時間長度0.1μs的監視器。

在后處理設置Thermal>thermal loss calculation

點擊開始仿真。

拿到avg_ohmic_loss仿真結果之一如下：

2.創建熱仿真，單擊Simulation Project>All Block as 3D Model，在彈出對話框輸入名稱及選擇工程和求解器類型。

3.在新工程中設置Sources and Loads>Thermal Losses，只需在Project中選中原電磁仿真工程，Source field和loss等信息自動被填寫，選擇value將我們設置的10個avg_ohmic_loss一一導入。

4.求解器設置。將Simulation duration設為1μs，假設環境溫度為-50℃（1萬米高空）。

設置激勵，勾選所有熱源，依次設置Time shift（如下），點擊signal>new signal建立hold信號，保持時間0.1μs。

選擇通過Preview可以看到不同時間在激勵不同熱源。

5.材料設置

需要對復合材料定義溫度屬性，由于材料導熱系數沿xyz軸定義，故新建多個材料CFC ply0，CFC ply90，CFC ply45和-45，材料屬性如下

6.邊界條件設置。

對復材內外表面設置熱表面屬性：假設外表面在巡航速度下，設對流熱交換系數為90W/m2/K；內表面為靜止空氣，設對流熱交換系數為4W/m2/K。

邊界條件設為絕熱

7.開始仿真，獲得溫度分布結果。

0-1μs溫度變化過程

在1μs時不同層的溫度結果：

第一層0°

第二層45°

第三層-45°

第四層90°

從結果可知雷擊附著點周邊溫度急劇上升，在1μs已超過1000℃，最高達2850℃，這將超材料的燃點，因此雷擊位置處的部分區域將被“燒穿”。

小結：

1. 雷擊的直接效應仿真可使用LF Time Domain Solver和 Transient Thermal Solver分別進行電磁和熱的仿真。

2. 復合材料的建模選擇各向異性材料，根據坐標系類型可使用Local Solid Coordinate System。

3. 為了獲得更好的仿真結果，應當在雷擊附著點適當加密網格。

4. 使用SAM工具支持將avg_ohmic_loss結果直接導入熱仿真作為激勵源。

5. 熱仿真需要設置相應的熱表面屬性和邊界條件。

 文章來源CST仿真專家之路