• 前言

• demo.pdf

前段時間筆者試用了另一款無網格仿真分析軟件，對無網格技術以及未來有限元的發展十分激動，囿于無網格技術依然處于初生和待完善階段，筆者也在期待無網格技術能有更全面和更完善成熟的功能應用。Meshfree在推出新版本之時，筆者果斷申請了meshfree的試用，不失所望，筆者發現了更多的功能。筆者近期在做疲勞的研究，驚喜的是，meshfree也加入了疲勞分析的模塊，雖然在材料和算法上還比較基礎，但是終究實現了這一模塊，讓筆者倍感欣慰，并對meshfree和無網格技術的未來充滿了期望。

進入正題，上次筆者試用某無網格軟件進行了簡單構件的熱交換分析，本次筆者依舊進行簡單構件的熱力學分析。本文所用模型及分析結果僅用于meshfree軟件的學習和交流，如果有任何疑問歡迎各位讀者交流指正。

• 計算機硬件

CPU：I7-8565U 

內存：8GB  硬盤：250G SSD

顯卡：英偉達MX150

系統：Windows 10家庭版

• 模型以及材料定義

鋁制散熱片，導入文件為STP格式，meshfree的文件導入界面以及分析定義界面簡潔明了：

                             Fig1 操作界面

                         Fig2 鋁制散熱片實體模型

Meshfree的材料庫非常豐富，常見的材料以及相關的參數都有定義，本次熱分析所需的熱參數也在材料參數有定義。

 Fig3 材料定義

• 求解設置
  

1.固定溫度載荷

固定溫度屬于傳熱分析中的載荷。本次分析中散熱片選取左側面為固定溫度施加面，溫度函數定義、溫度加載面選取以及定義如下：

fig4 固定溫度施加

                            Fig5 溫度時間函數

2.熱對流設置

固體表面與固體內部之間的熱交換，屬于瞬態熱力學分析中的邊界條件。本次分析的環境溫度為28度，熱對流系數為30W/m2 *℃，邊界條件的選取以及參數的設定如圖所示：

                            Fig6 熱對流定義

完成設置之后便可以直接進行運行分析，對時間步的設置如圖，分析時間為30s，時間步為30步，內存選用4GB，計算完成時間為120s。

                           Fig7 時間步設置

                             Fig8 計算時間

• 計算結果

計算完成之后便可以在分析結果中查看。

                             Fig9 溫度云圖

可以看到，散熱片整體的溫度在70-90度之間，最大最小值位置如上圖所示。

取某一節點查看溫度變化曲線，溫度變化曲線以及列表值如圖所示：

                           Fig10 節點溫度變化曲線

                         Fig11 節點溫度變化表

• ANSYS Workbench分析

為了與傳統有限元分析進行對比，本次分析還選用了ANSYS workbench16.1版本進行分析對比，網格尺寸設置為5mm，其他設置略去不表，結果如圖所示：

                         Fig12 workbench溫度云圖

                     Fig13 workbench節點溫度變化曲線

                       Fig14 workbench節點溫度變化表

• 兩者分析對比

在網格精度較大的情況下，且認為ANSYS workbench求得的結果為精確解，meshfree求得的溫度場和ANSYS workbench求得的解誤差較小，溫度分布趨勢一致，節點處的溫度變化曲線也一致，而節點處的溫度隨時間變化有較大誤差。

但是meshfree在進行設置以及求解的過程較為簡單，簡單明了，方便上手。