銅排通電發熱溫升仿真分析

Maxwell和icepak的耦合溫升仿真分析

Ansys electric desktop中Maxwell和icepak的耦合溫升仿真分析

     在電子設備中，熱一般是由電產生的，電流通過導體，由于電阻產生發熱，發出的熱量導致導體溫度升高，而一般導體的電阻率跟溫度成正相關，即導體越熱電阻越大，在電流不變的情況下，發熱功率也會變大，如此循環直到達到平衡。

    本案例主要講解了通電銅排在空氣中的溫升仿真計算。通過ANSYS workbench中的Maxwell仿真軟件，使用Maxwell中的電磁和icepak模塊的耦合，計算得到通電銅排的溫升結果.

    主要講解該案例的具體操作方法，包括建模、Maxwell模塊和ICepak模塊的詳細操作步驟；以及相關參數的設置；

    問題描述：假設有三根銅排，每根銅排通過有效值為1000A的50Hz的交流電，相鄰兩相間的相位差為120°，考察這三根排在空氣中的溫升情況。

1.首先建立模型

分析的模型為三個銅排，那么著時候就可以采用簡化方法了，在Maxwell的2D中建立三根銅排，如圖所示 ，模型為2維截面

2. 建立相應的電流和邊界條件

如圖所示，選擇三個矩形，添加parallel current，可以將三個斷面考慮成一個導體，自動考慮并聯效果，這樣就有了已知總電流的情況下，其集膚效應的影響，導致的電流分布不均勻現象。

3計算結果

3.1磁場分布

磁場分布可以看到完美的右手螺旋方向轉動

3.2渦流損耗分布

計算結果如圖所示，渦流損耗反應的是是電流密度分布，通過其顏色可以看到電流遵循渦流分布效果，將3根導體看成一根導體，整體的電流想周圍擴散，產生集膚效應，這樣就會導致中間銅排發熱量較小.

4．icepak模型建立

將Maxwell中的2D模型復制到icepak中，拉伸生成三維實體，自動的會建立空氣域，為了空氣流通效果更好，建議將空氣的重力上方設置空氣域較大，結果如圖所示

5.建立溫升條件

在design settings中設置重力方向，該選項非常重要，否則熱空氣不會上升，相當于失重狀態下的空氣散熱情況，因此必須設置重力

周圍設置空氣域的外側為opening，這樣空氣會在周圍流通，實現冷空氣被加熱的效果

最重要的就是加載熱源，在thermal中添加Emloss，添加this project，定位到前面計算的渦流場分析結果

這里要注意的是3維的實體會自動考慮2維截面的延申，所以截面方向正確的情況下會自動加載長度方向的熱量

6.溫度結果

建立截面，計算的溫度分布如圖所示

查看空氣的流動速度，可以看到空氣的流速分布圖

仿真就是一個坑，一入仿真深似海，勸君莫入仿真圈！

你鉆研著物理知識，操著軟件開發的心，忙著機械設計的事，拿著別人零頭的錢！

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