2025大賽優(yōu)秀作品 | 氣液兩相流仿真技術(shù)研究與應(yīng)用實踐

Ansys中國

2025年12月29日 16:59

2025大賽優(yōu)秀作品 | 氣液兩相流仿真技術(shù)研究與應(yīng)用實踐的圖1

“Ansys 2025 全球仿真大會”

仿真應(yīng)用大賽優(yōu)秀作品展示

本屆仿真應(yīng)用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優(yōu)秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業(yè)最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導(dǎo)體、高科技、能源等行業(yè)的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創(chuàng)新實踐，充分展現(xiàn)了仿真技術(shù)的無限潛能。我們將陸續(xù)為大家分享獲獎佳作，帶您一同領(lǐng)略仿真賦能創(chuàng)新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。

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作品名稱：氣液兩相流仿真技術(shù)研究與應(yīng)用實踐

作者：葉祖樑 | 中興通訊股份有限公司熱設(shè)計高級系統(tǒng)工程師

關(guān)鍵詞：氣液兩相流，Ansys Fluent，散熱器設(shè)計優(yōu)化

作者說

Ansys Fluent提供多種多相流模型，如VOF模型、混合物模型、歐拉模型等，可用于模擬氣液兩相流蒸發(fā)冷凝相變現(xiàn)象。綜合考慮軟件功能豐富性、模型自定義的可行性、以及學(xué)術(shù)研究中使用的廣泛性，Ansys Fluent很適合作為氣液兩相流仿真的研究工具。

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對六種不同蒸發(fā)流道的仿真結(jié)果顯示，優(yōu)化方案對比無流道可提升蒸發(fā)量29%

熱管、VC等兩相散熱部件在各類電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，是解決局部高熱流密度散熱問題的重要方案。兩相部件內(nèi)傳熱傳質(zhì)機(jī)理復(fù)雜，當(dāng)前業(yè)界主要通過打樣實測的方式研究，缺乏有效的仿真正向設(shè)計方法。本研究梳理了兩相流仿真技術(shù)的情況，基于Ansys Fluent VOF+Lee模型的方法建立了正向設(shè)計能力，開展重力熱管、蒸發(fā)流道、3D散熱器的仿真實踐，仿真精度達(dá)到80%以上，指導(dǎo)了散熱器的設(shè)計優(yōu)化，具有良好的工程價值。此外，本研究思考并提出未來氣液兩相流仿真的發(fā)展方向，為行業(yè)提供了參考。

挑戰(zhàn)/需求

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芯片功率密度不斷升高，散熱成為瓶頸。兩相散熱憑借超高換熱能力，成為關(guān)鍵技術(shù)方案之一。目前在通訊電子產(chǎn)品中，熱管、VC、3DVC等利用工質(zhì)蒸發(fā)冷凝兩相流動進(jìn)行高效換熱的散熱部件的應(yīng)用越來越廣泛，形態(tài)越來越復(fù)雜，為了得到性能更佳的散熱器，需要對氣液流動和換熱的現(xiàn)象和機(jī)理有更深的了解，仿真正向設(shè)計的重要性因此凸顯。

使用工具

Ansys Fluent, SpaceClaim

最終成果

通過研究應(yīng)用Ansys Fluent，中興通訊建立了氣液兩相流沸騰蒸發(fā)與冷凝的仿真能力，可實現(xiàn)氣液流動可視化、散熱收益可評估。仿真優(yōu)化了多個兩相散熱部件，并通過打樣實測驗證了散熱收益，助力產(chǎn)品性能提升、小型化、輕量化，正向設(shè)計同時也減少了多次打樣實測的時間、人力、費(fèi)用成本。

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