溫升仿真的案例
線纜溫升仿真方法優(yōu)化
以此方法推測(cè)50mm^2線纜的溫升，如下：
50mm^2 cable線纜溫升仿真結(jié)果，200A~350A
仿真結(jié)果：環(huán)境溫度30 ° ，200A電流最高溫度為56.201 °（溫升26.2°），250A電流最高溫度70.94°（溫升40.94°），300A電流最高溫度88.95°（溫升58.95°），350A電流最高溫度為110.24°（溫升80.24°）。
最終的測(cè)試結(jié)果顯示，仿真方法一能模擬出真實(shí)的測(cè)試溫升。
Ansys electric desktop中Maxwell和icepak的耦合溫升仿真分析 ￥88
銅排通電發(fā)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(shè)備中，熱一般是由電產(chǎn)生的，電流通過(guò)導(dǎo)體，由于電阻產(chǎn)生發(fā)熱，發(fā)出的熱量導(dǎo)致導(dǎo)體溫度升高，而一般導(dǎo)體的電阻率跟溫度成正相關(guān)，即導(dǎo)體越熱電阻越大，在電流不變的情況下，發(fā)熱功率也會(huì)變大，如此循環(huán)直到達(dá)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(jì)算。通過(guò)ANSYS workbench中的Maxwell仿真軟件，使用Maxwell中的電磁和icepak模塊的耦合，計(jì)算得到通電銅排的溫升結(jié)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(xì)操作步驟；以及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置；
問(wèn)題描述：假設(shè)有三根銅排，每根銅排通過(guò)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(gè)銅排，那么著時(shí)候就可以采用簡(jiǎn)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(yīng)的電流和邊界條件
如圖所示，選擇三個(gè)矩形，添加parallel current，可以將三個(gè)斷面考慮成一個(gè)導(dǎo)體，自動(dòng)考慮并聯(lián)效果，這樣就有了已知總電流的情況下，其集膚效應(yīng)的影響，導(dǎo)致的電流分布不均勻現(xiàn)象。
展開 電子連接器溫升仿真
此案例是早年間做的一個(gè)電子連接器的溫升仿真。
假定電子連接器是由不同材料組成的一個(gè)整體。具體傳熱流程見下流程圖。最后得出的金屬外殼的溫度上升度即電子連接器的溫升。
30PIN電子連接器溫升案例：
有三種載荷情況：
載荷1：4-pin上施加3A的電流，其它26-pin施加0.5A的電流
載荷2：4-pin上施加2.5A的電流，其它26-pin施加0.5A的電流
載荷3：4-pin上施加2A的電流，其它26-pin施加0.5A的電流
算出的結(jié)果如下：
與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表如下：
誤差分析：
載荷1=(27.103-26.683)/27.103=1.55%
載荷2=(24.959-24.233)/24.233=3%
載荷3=(23.973-19.179)/23.973=20%
總結(jié)：低電流的電子連接器溫升仿真很容易實(shí)現(xiàn)，但是需要注意的是因?yàn)榈碗娏鞯碾娮舆B接器發(fā)熱較低，其在測(cè)試過(guò)程中的自然對(duì)流系數(shù)會(huì)比大電流連接器要小一些。
展開 高壓大電流連接器的載流能力評(píng)估 -溫升仿真 ￥50
如何在設(shè)計(jì)之初就能準(zhǔn)確評(píng)估產(chǎn)品的載流能力（即評(píng)估其溫升能力），是連接器行業(yè)亟需解決的技術(shù)難題。本文針對(duì)載流能力設(shè)置為200A的載高壓連接器進(jìn)行詳細(xì)的電流溫升仿真，計(jì)算此連接器在各種電流載荷下的溫升數(shù)據(jù)，與實(shí)驗(yàn)溫升結(jié)果一一對(duì)應(yīng)，可知此評(píng)估方式可靠、準(zhǔn)確。
采用CAE仿真工具，可以得出較精確的溫升分析結(jié)果。
下面的例子是電動(dòng)乘用車中應(yīng)用的載流能力最高等級(jí)-200A高壓大電流連接器，對(duì)其進(jìn)行載流能力仿真，并與測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比。
溫升仿真的CAE模型
核心端子處的電流密度分布圖
核心端子處的溫度分布云圖
展開 
電纜通電時(shí)電動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、溫升的耦合仿真
5.溫升計(jì)算
電氣設(shè)備中需要考慮通電導(dǎo)體在短路電流下的的溫升情況，所以采用相同方式將電磁的結(jié)果和瞬態(tài)溫度的分析進(jìn)行耦合，查看結(jié)果是否符合要求
溫升的設(shè)置方法和結(jié)構(gòu)分析類似，同樣需要考慮時(shí)間步的對(duì)應(yīng)一致，瞬態(tài)熱分析在短時(shí)間內(nèi)可以忽略散熱的影響，僅僅需要考慮發(fā)熱量和比熱容的關(guān)系即可，采用公式：發(fā)熱功率*time=cmT，即發(fā)熱量全部轉(zhuǎn)化為質(zhì)量的溫升
計(jì)算結(jié)果如圖所示，通過(guò)溫度結(jié)果可以看到溫度在短時(shí)間內(nèi)和電流功率分布一致，兩側(cè)溫升較大，同時(shí)可查看溫升和時(shí)間的關(guān)系如圖所示。
6.穩(wěn)態(tài)溫升
導(dǎo)體在正常通電情況下根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)需要考慮其穩(wěn)態(tài)溫升，該分析可以采用Maxwell的渦流分析獲取功耗，如圖所示
采用fluent中進(jìn)行耦合場(chǎng)仿真，考慮周圍空氣的散熱情況，自動(dòng)計(jì)算空氣的對(duì)流散熱，最終計(jì)算的溫升如圖所示。通過(guò)流體動(dòng)力學(xué)的方式其溫度結(jié)果并且可以查看空氣流動(dòng)的方向和流通的速度。
ANSYS作為一款結(jié)構(gòu)、電磁、溫升、流體、耦合場(chǎng)分析軟件在各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，而只要掌握其方法就可以在實(shí)際工作中對(duì)產(chǎn)品仿真產(chǎn)生事半功倍的效果。
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2017-2019發(fā)表網(wǎng)絡(luò)文章統(tǒng)計(jì)0.pdf
展開 電磁鐵運(yùn)動(dòng)和溫升耦合仿真---Maxwell的靜態(tài)、瞬態(tài)和Icepak耦合仿真 ￥29
作者：大龍貓 微信：CAE-ANSYS
Maxwell軟件集成了電磁分析功能，可以完成運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，查看其運(yùn)動(dòng)過(guò)程、另外新版本中集成了Icepak功能，Icepak是fluent的另一個(gè)界面，而該功能是icepak的簡(jiǎn)化版，基本上可以完成相應(yīng)溫升發(fā)熱的功能。
本實(shí)例是以一個(gè)動(dòng)作器為例，完成了銜鐵在電磁力的作用下的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，獲取其運(yùn)動(dòng)過(guò)程查看閉合時(shí)間，獲取電磁力隨時(shí)間變化的曲線。然后計(jì)算穩(wěn)態(tài)閉合狀態(tài)下的電磁鐵功耗，后面使用Maxwell中的Icepak功能完成動(dòng)作器的溫升，獲取相應(yīng)的溫度分布和流場(chǎng)分布。
保溫箱內(nèi)輻射熱引發(fā)物體溫升和變形的數(shù)值仿真 ￥800
采用COMSOL軟件仿真了以上這一物理過(guò)程，仿真結(jié)果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/40bb42db33a044779e4d79e69c40fe87.gif" alt="Untitled輻射-溫度.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>輻射熱導(dǎo)致物體溫度升高</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/4aee65b6bcb04ded8636b536c676f2ac.gif" alt="Untitled輻射-變形.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>輻射熱引發(fā)物體變形</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型，歡迎交流合作</p>
展開 溫升分析教程及文章（電子連接器及銅排） ￥80
電子器件在工作時(shí)，通過(guò)的電流在接觸點(diǎn)處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫度上升，此即為電子連接器的溫升。一般的消費(fèi)電子連接器的大電流的連接器必須考慮溫度上升效應(yīng)，通常要求在30攝氏度以下；對(duì)于應(yīng)用于新能源行業(yè)的大電流連接器或銅排，通常要求溫升在55攝氏度以下。
溫升是由于電流產(chǎn)生的熱，導(dǎo)致的整體產(chǎn)品溫度上升。此類仿真涉及到電、熱兩個(gè)物理場(chǎng)。需要采用電熱耦合分析模塊。
以下收費(fèi)內(nèi)容包括：銅排&連接器的溫升仿真案例教程（150A），以及電子連接器溫升仿真的文章。
二極管溫升優(yōu)化案例
這個(gè)是早些年做的二極管溫升優(yōu)化案例，當(dāng)時(shí)做的比較粗糙，結(jié)果不是很準(zhǔn)。
初始設(shè)計(jì)的二極管溫升分析，環(huán)境溫度：25度，電流：8A。
單獨(dú)二極管的溫升為Diode TR=99.85-25=74.85度
帶端子和線材的Original Design TR=120-25=95度
而實(shí)際測(cè)試的二極管溫升：57.8度，帶端子和線材的二極管溫升：80度。
優(yōu)化方案一（詳細(xì)見下圖的優(yōu)化方式）：
優(yōu)化方案一中的二極管溫升:79.266-25=54.27度，比原始設(shè)計(jì)低了95-54=41度。
優(yōu)化方案二：
優(yōu)化方案二的溫升仿真結(jié)果：二極管溫升:69.4-25=44.4度。
優(yōu)化方案三：
優(yōu)化方案三的溫升仿真結(jié)果：二極管溫升:80.36-25=55.36度。
測(cè)試結(jié)果見下圖：
總結(jié)：
根據(jù)測(cè)試結(jié)果可知，優(yōu)化方案一溫升比原設(shè)計(jì) 下降了接近100C.
分析時(shí)溫升最低的優(yōu)化方案二因?yàn)槭怯?A Diode適用的銅管手工加工而成導(dǎo)致接觸熱阻過(guò)大而溫升只降了50C
由于溫升分析中未考慮接觸熱阻的影響，所以仿真與測(cè)試結(jié)果并不能全部吻合。
展開 鼓式制動(dòng)器熱衰退性能的仿真分析
因此確定初始速度和末速度分別為v1=20m/s，v2=8m/s，選取不同的減速度a=2m/s2， a=4m/s2，單次制動(dòng)周期為T=30s，其他各參數(shù)與九次連續(xù)制動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)相同，制動(dòng)鼓內(nèi)測(cè)試點(diǎn)溫升變化規(guī)律如圖9-10 所示。
在相同的初始速度和末速度下，制動(dòng)強(qiáng)度越大，即制動(dòng)減速度的絕對(duì)值越大，制動(dòng)鼓內(nèi)所能達(dá)到的最高溫度也就越高，這是因?yàn)橹苿?dòng)鼓與制動(dòng)蹄的接觸壓力不同導(dǎo)致的，接觸壓力增大，制動(dòng)減速度越大，產(chǎn)生的摩擦熱量也就越多。
圖 9 a=2 m/s2 時(shí)測(cè)試點(diǎn)溫升曲線
圖10 a=4 m/s2 時(shí)測(cè)試點(diǎn)溫升曲線
4.2 不同初始車速的制動(dòng)鼓溫升仿真
設(shè)定制動(dòng)減速度 a=2m/s2、制動(dòng)時(shí)間t=5s，加速到初始速度時(shí)間為25s，單次制動(dòng)周期T=30s，v1=15m/s，v1=25m/s 的兩種情況下進(jìn)行計(jì)算，其他各參數(shù)與九次連續(xù)制動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)相同，制動(dòng)鼓內(nèi)測(cè)試點(diǎn)溫升變化規(guī)律如圖11-12 所示。
圖 11 v=15m/s 時(shí)測(cè)試點(diǎn)溫升曲線
圖12 v=25m/s 時(shí)測(cè)試點(diǎn)溫升曲線
初始速度越高，最高溫度越高。在減速度相同時(shí)，不同初速度車輪的轉(zhuǎn)速也不同，初速度越高，制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄之間摩擦的圈數(shù)也就越多，所以摩擦產(chǎn)生的熱量也就越多，其最高溫度就越高。
4.3 不同制動(dòng)頻次的制動(dòng)鼓溫升仿真
選擇在 150s 內(nèi)連續(xù)制動(dòng)1 次、2 次，3 次三種工況作對(duì)比，其中制動(dòng)初速度v1=25m/s，制動(dòng)末速度v2=12 m/s，其他各參數(shù)與九次連續(xù)制動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)相同。制動(dòng)鼓內(nèi)測(cè)試點(diǎn)溫升變化規(guī)律如圖13-15所示。
展開 承接連接器及其他類電子機(jī)械產(chǎn)品的仿真優(yōu)化
各類防水仿真優(yōu)化，接觸電阻仿真優(yōu)化，溫升仿真優(yōu)化，插拔力仿真優(yōu)化，保持力仿真優(yōu)化等等
Prius2004永磁同步電機(jī)的磁路設(shè)計(jì) 和有限元仿真分析報(bào)告 ￥59.9
Prius2004永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告：：
磁路法、maxwell有限元法、MotorCAD溫仿真、應(yīng)力分析。(內(nèi)容比較完善，用于很需要的朋友，不支持講解，等額外服務(wù)哈。)
內(nèi)容：
1.Excell設(shè)計(jì)程序，可以了解這個(gè)電機(jī)是怎么設(shè)計(jì)出來(lái)的，已知功率轉(zhuǎn)矩等，計(jì)算電機(jī)的體積，疊厚，匝數(shù)等。
2.Maxwell參數(shù)化仿真模型：可以學(xué)習(xí)參數(shù)化仿真模型，有限元結(jié)果可查看。
3. 橡樹嶺拆解和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：官方的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和差拆解報(bào)告。
4.maxwell prius2004建模仿真教程等：ppt資料一步一步教學(xué)怎么去建模
5.溫升仿真分析，提供motor cad模型
展開 大功率永磁同步電機(jī)溫升研究
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，修正后的數(shù)值計(jì)算溫升時(shí)間與實(shí)驗(yàn)誤差在4%以內(nèi)，仿真計(jì)算溫升時(shí)間與實(shí)驗(yàn)誤差在5%以內(nèi)，兩種計(jì)算方法具有一定的準(zhǔn)確性。
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圖 14 不同轉(zhuǎn)速下p1點(diǎn)壓力隨時(shí)間變化曲線
圖 15 不同轉(zhuǎn)速下p1點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化曲線
圖16為柱塞運(yùn)動(dòng)1個(gè)周期后, 不同轉(zhuǎn)速下油膜不同位置溫度升量對(duì)比曲線, 隨著主軸轉(zhuǎn)速增大, 油液溫度升量近似呈線性關(guān)系, 油膜各處溫度呈整體上升, p3點(diǎn)溫度升量基本為零。
圖 16 不同轉(zhuǎn)速下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫升變化曲線
04
結(jié)論
文中提出一種燃料泵柱塞油膜摩擦生熱溫升的CFD仿真方法。通過(guò)對(duì)不同條件下的油膜單個(gè)周期內(nèi)摩擦生熱引起的溫升進(jìn)行分析, 相比傳統(tǒng)的油膜熱效應(yīng)研究, 仿真過(guò)程油液流動(dòng)更符合真實(shí)工況, 獲得了以下結(jié)論:
1) 對(duì)于入口壓力為0.5 MPa的工況下, 出口壓力對(duì)油膜摩擦生熱引起的溫升影響較小。油膜壓力由上至下呈下降趨勢(shì), 同時(shí)油膜溫度上升量變化幅值由上至下也呈下降趨勢(shì)。但在接近于入口處的油液緩存區(qū), 溫度和壓力變化基本為零, 且油膜頂部位置溫度上升量最大, 可達(dá)4 K左右。
2) 隨油膜接觸面溫度升高后, 油膜黏性大幅下降, 摩擦生熱引起的溫度上升量隨之減小。同時(shí), 油膜壓力會(huì)因?yàn)橛鸵吼ば越档投鴾p小, 由壓力梯度引起的油液流動(dòng)速度也減小。壁面溫度每上升20 K, 油膜溫度上升量近似降低50％, 373 K時(shí)溫度上升量?jī)H為300 K時(shí)的9.2％。
展開 電機(jī)快速數(shù)字設(shè)計(jì)方案
4） 電機(jī)溫升計(jì)算
? 電機(jī)總成在不同工況下的瞬態(tài)溫升仿真。
5） 電機(jī)電磁-熱-流耦合分析
? 單向、雙向耦合迭代。
了解更多電機(jī)快速數(shù)字設(shè)計(jì)方案：http://jsform2.com/web/formview/663909c775a03c2416365ebc
