熱模擬
關(guān)注創(chuàng)建者：安世亞太 創(chuàng)建時間：2019-11-27
熱模擬的視頻教程
熱傳導(dǎo)模擬教程（涉及固體傳熱、對流換熱、輻射換熱設(shè)置以及后處理操作）
該算例是針對前面熱傳導(dǎo)模擬算例中，有部分學(xué)員提出關(guān)于一些設(shè)置為何需要那么設(shè)置的講解，該算例以一個簡單立方體模型進(jìn)行講解。該模擬中考考慮了固體換熱、輻射換熱、空氣自然對流換熱等。在該視頻中詳細(xì)講解了從前處理的每一步操作設(shè)置，以及后處理的相關(guān)操作方法，并附帶有相關(guān)的講解。通過該案例，將有助于ABAQUS軟件學(xué)習(xí)者掌握傳熱模擬的基本設(shè)置。
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ABAQUS熱傳導(dǎo)模擬教程（涉及固體傳熱、輻射換熱、對流換熱）
該算例講解了典型熱傳導(dǎo)的模擬，該模擬中考考慮了固體換熱、輻射換熱、對牛換熱等。在該視頻中詳細(xì)講解了從前處理的每一步操作設(shè)置，以及后處理的相關(guān)操作方法，并附帶有相關(guān)的講解。通過該案例，將有助于ABAQUS軟件學(xué)習(xí)者掌握傳熱模擬的基本設(shè)置。
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熱模擬的實(shí)例教程
隨著電流的增大，焦耳熱可能變成了一個巨大的挑戰(zhàn)。如果內(nèi)部產(chǎn)生的熱量相對較高，加上比較惡劣的高溫外部環(huán)境，熱挑戰(zhàn)就會被放大許多倍。
一、產(chǎn)品
對某一個汽車電子單元產(chǎn)品進(jìn)行分析，它支持車輛上的多種應(yīng)用。為了滿足所有這些需求，PCB板上需要通入較高的電流。銅層，由于尺寸的限制，在流入高密度電流后，導(dǎo)致更高的焦耳熱。除此之外，電路板上的器件也會有大量的熱生成。相應(yīng)的結(jié)果就是，整個PCB板上的器件處于高溫的狀態(tài)下。
二、電—熱耦合模擬
PCB板的電-熱模擬有助于
1、可視化整個板子的熱場；
2、識別電流流動的瓶頸；
3、識別電路板上的熱點(diǎn)，以便對PCB板銅箔布局進(jìn)行優(yōu)化，降低銅箔產(chǎn)生的焦耳熱。
在本研究中，通過熱風(fēng)險(xiǎn)管理方法（Thermal Risk Management tool，TRM）電-熱模擬來進(jìn)行，該工具用于計(jì)算電子器件和PCB的溫度。
三、仿真模型
該模型由元件及其各自的功耗、PCB板內(nèi)部的熱過孔及熱耗、PCB板基材（FR4)、不同的銅層、銅層之間電流流動的導(dǎo)電體、輸入輸出引腳等等。
外殼結(jié)構(gòu)的影響主要體現(xiàn)在邊界條件對應(yīng)的換熱系數(shù)上。總的換傳系數(shù)是考慮整個產(chǎn)品的傳導(dǎo)、對流和輻射，進(jìn)行系統(tǒng)級的共軛傳熱模型導(dǎo)出的，電流(I)被分配給輸入和輸出的引腳。將環(huán)境溫度作為邊界條件應(yīng)用于PCB及元件。
四、模擬的有效性
為了通過消除熱瓶頸來評估產(chǎn)品的熱風(fēng)險(xiǎn)，提高產(chǎn)品的使用壽命，對元件、PCB和塑料外殼的溫度與極限進(jìn)行了比較。
由于電子產(chǎn)品的溫度每升高10°C，其壽命將減少一半，所有的電子產(chǎn)品將必須保持在合理的工作溫度下。
展開 在前面的文章中，介紹了非平衡態(tài)下石墨烯的熱導(dǎo)率模擬方法，本文介紹第二種熱導(dǎo)率模擬方法：使用平衡態(tài)分子動力學(xué)（EMD）計(jì)算熱導(dǎo)率。
本文仍然以石墨烯熱導(dǎo)率計(jì)算為例，以供大家對比參考。
在平衡態(tài)下計(jì)算熱導(dǎo)率，主要計(jì)算公式為Green-Kubo。
用到的主要命令為compute heat/flux。
用法為：
compute myFlux all heat/flux myKE myPE myStress
其中，myKE為原子動能，myPE為原子勢能，myStress為原子應(yīng)力。
在使用compute heat/flux命令前，必須提前計(jì)算出這三個量的值。
下面給出石墨烯EMD熱導(dǎo)模擬代碼，代碼已經(jīng)注釋。data文件可自己建模，也可加微信sunnyfirst888聯(lián)系獲取。
熱導(dǎo)率具體計(jì)算方法在集訓(xùn)營會有詳細(xì)介紹，如有需要可微信聯(lián)系。
案例代碼
本文作者小馬老師正式推出一對一咨詢輔導(dǎo)服務(wù)，根據(jù)課題方向不同詳細(xì)講解對應(yīng)的in文件編寫方法、模擬關(guān)鍵技術(shù)、數(shù)據(jù)后處理，經(jīng)一對一咨詢輔導(dǎo)后能夠獨(dú)立編寫出in文件。
公眾號:
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請問有老哥知道復(fù)合材料的熱拉伸模擬怎么做嗎？就是先加恒定的熱通量一段時間，然后拉伸？還有就是如果做實(shí)驗(yàn)的話用什么儀器來做呀？
雙層幕墻熱氣流流體動力學(xué)熱工模擬
煙囪效應(yīng)，是指戶內(nèi)空氣沿著有垂直坡度的空間向上升或下降，造成空氣加強(qiáng)對流的現(xiàn)象。煙囪效應(yīng)的產(chǎn)生。在有共享中庭、豎向通風(fēng)風(fēng)道、樓梯間等具有類似煙囪特征——即從底部到頂部具有通暢的流通空間的建筑物、構(gòu)筑物中，空氣（包括煙氣）靠密度差的作用，沿著通道很快進(jìn)行擴(kuò)散或排出建筑物的現(xiàn)象，即為煙囪效應(yīng)。
在建筑設(shè)計(jì)中，利用熱壓差實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)就是利用的“煙囪效應(yīng)”原理它是利用熱空氣上升的原理，在建筑上部設(shè)排風(fēng)口可將污濁的熱空氣從室內(nèi)排出，而室外新鮮的冷空氣則從建筑底部被吸入。熱壓作用與進(jìn)、出風(fēng)口的高差和室內(nèi)外的溫差有關(guān)，室內(nèi)外溫差和進(jìn)、出風(fēng)口的高差越大，則熱壓作用越明顯。在建筑設(shè)計(jì)中，可利用建筑物內(nèi)部貫穿多層的豎向空腔滿足進(jìn)排風(fēng)口的高差要求，并在頂部設(shè)置可以控制的開口，將建筑各層的熱空氣排出，達(dá)到自然通風(fēng)的目的。與風(fēng)壓式自然通風(fēng)不同，熱壓式自然通風(fēng)更能適應(yīng)常變的外部風(fēng)環(huán)境和不良的外部風(fēng)環(huán)境。
雙層玻璃幕墻外層玻璃受太陽輻射熱作用下，熱通道內(nèi)空氣被加熱，產(chǎn)生質(zhì)量力形成自然熱氣流，這種現(xiàn)象就是“煙囪效應(yīng)”。煙囪效應(yīng)在雙層玻璃幕墻中的使用，還有效的阻擋了熱量的傳遞，降低建筑墻體的傳熱系數(shù)，達(dá)到了節(jié)約建筑能耗的作用。
本次模擬計(jì)算我們作以下的基本假設(shè)：
①穩(wěn)定的外界環(huán)境條件；
②熱通道內(nèi)的空氣為不可壓縮牛頓流體，并且滿足Boussinesq假設(shè)；
③不考慮玻璃壁面蓄熱；
④假定幕墻密封性能好，不考慮空氣漆透；
⑤常溫下幕墻材料特性與溫度無關(guān)；
⑥忽略室外風(fēng)速的影響。
選用的計(jì)算模型：
①RNG k-ε湍流模型；
②DO熱輻射模型；
③太陽輻射模型。
計(jì)算結(jié)果：
文章來自微信公眾號CFD仿真
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</figure><p class="ql-align-center"><span style="color: rgb(160, 160, 160);">有無冷卻-縮孔縮松及熱節(jié)模擬結(jié)果對比
試驗(yàn)鐵地板的四種常見應(yīng)用布局
熱模擬實(shí)驗(yàn)室型：
主要應(yīng)用場景：材料高溫、高壓試驗(yàn)。
特點(diǎn)說明：側(cè)重耐熱性和熱穩(wěn)定性，減少溫度變化帶來的變形。
單缸機(jī)實(shí)驗(yàn)臺型：
主要應(yīng)用場景：小型發(fā)動機(jī)或單體部件測試。
特點(diǎn)說明：平臺尺寸相對較小，但精度要求高，便于快速拆裝。
多缸機(jī)實(shí)驗(yàn)臺型：
主要應(yīng)用場景：大型多缸發(fā)動機(jī)、變速箱測試。
</p><p>傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)僅考慮折射率隨溫度的變化，無法模擬結(jié)構(gòu)熱脹冷縮帶來的擠壓應(yīng)力與位移影響；單一有限元分析雖能獲取結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)，卻難以轉(zhuǎn)化為光學(xué)性能評價指標(biāo)。因此，構(gòu)建“結(jié)構(gòu)-光學(xué)-溫度”一體化仿真體系，成為突破行業(yè)技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵——而<strong>Zemax OpticStudio及其STAR模塊</strong>，為跨領(lǐng)域數(shù)據(jù)耦合與性能分析提供了核心解決方案。
作者通過LS-DYNA軟件中的流固熱耦合模塊，模擬熱風(fēng)焊接過程中不同參數(shù)對產(chǎn)品各個焊腳上的熱影響和結(jié)構(gòu)變形影響，旨在找到最優(yōu)熱風(fēng)槍管道工裝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、流體流量及溫度參數(shù)等，為下一步良好的焊接效果做好準(zhǔn)備。
利用 OAS 內(nèi)置輕量化 CAD 核心，實(shí)現(xiàn)光學(xué)透鏡與機(jī)械結(jié)構(gòu)的一體化建模，結(jié)合紅外光學(xué)材料特性完成材料賦值，精準(zhǔn)控制透鏡同軸度公差≤0.001mm，避免機(jī)械結(jié)構(gòu)對紅外光路的遮擋與干擾，同時構(gòu)建光機(jī)熱耦合模型，模擬不同溫度環(huán)境下的結(jié)構(gòu)變形影響。
參數(shù)配置
以高分辨率、寬溫域適配為核心目標(biāo)，設(shè)定紅外波段光學(xué)性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)空間適配參數(shù)、極端環(huán)境適配參數(shù)。
分析與檢測：
分析儀器、激光導(dǎo)熱儀、導(dǎo)熱分析儀、導(dǎo)熱系數(shù)儀、熱膨脹儀、電子熱測試儀、風(fēng)量風(fēng)壓測試儀、激光導(dǎo)熱系數(shù)測量儀、材料強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、熱物性測量設(shè)備等；
加工設(shè)備：
壓延機(jī)、涂布機(jī)、分條機(jī)、模切機(jī)、復(fù)卷機(jī)、切片機(jī);切卷機(jī);分切機(jī)、精密裁切機(jī)、自動化分條機(jī)、導(dǎo)熱材料生產(chǎn)設(shè)備、數(shù)控卷材裁切設(shè)備 ,數(shù)控機(jī)床設(shè)備、自動化生產(chǎn)線和熱傳實(shí)驗(yàn)室、整套工藝及定制設(shè)備等；等
熱設(shè)計(jì)：
熱仿真模擬
在模型上施加了所有必要的機(jī)械和熱邊界條件。模擬分三個載荷步進(jìn)行，分別代表過程中的壓入、停留和移動階段。
計(jì)算得出的摩擦熱生成量和塑性熱生成量表明，工具肩部與工件之間的摩擦是產(chǎn)生大部分熱量的原因。在板片的接觸界面處規(guī)定了一個粘結(jié)溫度，以此來模擬工具后面的焊接過程。
陽光模擬與熱管理：在強(qiáng)光輻照下測試屏幕溫升、顯示性能以及是否因過熱導(dǎo)致降亮度或關(guān)機(jī)，評估其散熱設(shè)計(jì)。
5. 安全與法規(guī)符合性測試：不容逾越的紅線
駕駛分神管理：測試關(guān)鍵任務(wù)（如調(diào)整空調(diào)）的操作步驟是否過于復(fù)雜，語音控制是否有效降低視覺分神，是否符合各國關(guān)于駕駛員注意力的法規(guī)。
應(yīng)用領(lǐng)域
技術(shù)要點(diǎn)
有限元算法（FEM）
層合板、沖擊、屈曲、振動、熱傳導(dǎo)分析
支持各向異性材料單元，疊層建模，ABAQUS/ANSYS中廣泛使用
有限體積算法（FVM）
樹脂流動、固化傳熱
在RTM模擬或熱化學(xué)耦合中使用
三電系統(tǒng)測試規(guī)范
針對電池、電機(jī)、電控系統(tǒng)，需要開發(fā)專項(xiàng)測試標(biāo)準(zhǔn)：
測試項(xiàng)目
傳統(tǒng)方法
新能源適配方法
測試標(biāo)準(zhǔn)
環(huán)境測試
溫濕度循環(huán)
增加電池熱失控模擬
