Heat Generation的案例
Workbench案例3-PCB電路板芯片熱分析
如果有多個結果集可用，可以指定不同的集（不同的時間點）
6.設置瞬態分析的時間：
總的瞬態仿真時間：200s；設置時間子步如圖所示：
7.設置邊界條件：
設置其中一個芯片的發熱量（Internal Heat generation=5e7W/m3），其作用時間為20-40s；具體設置參數如下所示：
設置另外一個芯片開關作用的時間及發熱量：（Internal Heat Generation=1e8W/m3）；設置具體參數如下圖所示：
8.求解及結果查看：
瞬態仿真得到的溫度場云圖，如圖所示：
瞬態溫度仿真溫度與時間數據，如圖所示：
設置Temperature Probe，選擇穩態分析中產生發熱的芯片：
得到其溫度與時間的關系曲線：
同理，采用Temperature Probe可以分別得到瞬態仿真時設置的另外兩個發熱芯片的時間溫度曲線：
選擇三個Temperature Probe，點擊Model菜單欄上的Chart，生成3個芯片溫度&時間曲線的合成曲線圖：
本案例使用的PCB板幾何模型（X_T格式）下載地址：
展開 電路板芯片的穩態與瞬態熱分析 ￥20
然后右擊Steady-State Thermal選擇Insert> Internal Heat Generation，在Magnitude輸入5e7
2.5 加載整個電路板的對流載荷
選擇全部實體，在Environment工具欄選擇Convection，導入溫度對流系數Stagnant Air - Simplified Case.
2.6 穩態結果
求解得到電路板的穩態溫度分布結果如下：
2.7 瞬態分析設置
瞬態持續時間為200s，設置如下：
2.8 添加第一個芯片的熱載荷
該芯片的通電時間在20到40秒之間，這段時間內產生的熱載荷為5e7 W/m3。如下圖所示：
右鍵Transient Thermal插入Internal Heat Generation，在Tabular Data輸入數據：
2.9 添加第二個芯片熱載荷
另一個芯片的通電時間在60到70秒之間，這段時間內產生的熱載荷為5e7 W/m3。如下圖所示：
右鍵Transient Thermal插入Internal Heat Generation，在Tabular Data輸入數據：
2.10 瞬態結果
在Solution插入Temperature，得到整個電路板全部時間歷程的溫度結果如下：
同理，可以得到芯片單獨的時間歷程溫度情況：
用chart展示三個芯片的溫度結果
展開 fluent中流固耦合的實現
No additional thermal boundary conditions are required, because the solver will calculate heat transfer directly from the solution in the adjacent cells. You can, however, specify the material type, wall thickness, and heat generation rate for thin-wall thermal resistance calculations, as described above. Note that the resistance parameters you set for one side of the wall will automatically be assigned to its shadow wall zone. Specifying the heat generation rate inside the wall is useful if, for example, you are modeling printed circuit boards where you know the electrical power dissipated in the circuits but not the heat flux or wall temperature.
展開 熱分析——基礎知識
比熱容(Specific Heat Capacity)是指沒有相變化和化學變化時，一定量均相物質溫度升高1K所需的熱量。如果是1mol物質，則所需熱量即為摩爾熱容。在等壓條件下的摩爾熱容Cp稱為定壓摩爾熱容。在等容條件下的摩爾熱容Cv稱為定容摩爾熱容。通常將定壓摩爾熱容與溫度的關系，關聯成多項式。
生熱率（Heat Generation Tate）指物體單位體積單位時間內產生的熱量，單位為瓦特每立方米。
6 熱載荷
ANSYS常用熱載荷有溫度、熱流率、對流、熱流密度、生熱率、熱輻射率等。
Workbench中外部數據的使用——單元數據的加載 ￥8.8
關鍵是設置讀取文件的格式，設置讀取文件的意義，因為文件僅僅是編號和數據，軟件并不知道你要設置為什么變量
本次分析設置為熱生成，如圖所示
4.讀取數據
在熱分析模塊，讀取電磁分析的網格和模型文件，在邊界條件位置會生成imported load，讀取heat generation，選擇所有的物體，在添加相應的散熱系數就可以了
結果和溫度分布如圖所示（公眾號:CAE_ANSYS）
以下為分析源文件，共參考,另外后面會發布讀取外部節點載荷的方法
TMG驗證實例，有興趣的可以找幾個有趣的例子玩玩
TMG Thermal
Case #1: Multilayer Cylindrical System
Case #2: Cooling of a Steel Rod
Case #3: Surface in Radiant Balance
Case #4: Kershaw Problem
Case #5: Hollow Cylinder with Fixed Temperature BC's
Case #6: Hollow Cylinder with Fixed Temperature and Convective BC's
Case #7: Hollow Cylinder with Convective BC's
Case #8: Hollow Sphere with Convective BC's
Case #9: Hollow Sphere with Two Materials and Convective BC's
Case #10: Hollow Sphere with Convective and Radiative BC's
Case #11: Transient Response of Wall with Internal Heat Generation
Case #12: Transient Temperature of Solid With Two Differents BC's
Case #13: Transient Heat Flow in a Semi-Infinite Solid
Case #14: Constant Temperature Gradient for a Distorted Mesh
Case #15: Two-Dimensional Heat Transfer with Convection
TMG Flow
展開 Abaqus在熱分析中的應用
Abaqus不僅可以進行熱傳導分析，而且還可以進行溫度場與其它場的耦合分析，其提供了以下幾種分析類型，來進行熱分析：
1.Heat transfer（熱傳導）
2.Coupled temp-displacement（熱-結構耦合分析）
3.Coupled thermal-electric（熱-電耦合分析）
4.Coupled thermal-electrical-structural（熱-電-結構耦合分析）
① 熱傳導分析
針對熱分析，材料和單元的準確定義尤為重要，Abaqus專門提供了用于此分析的單元（DC3D8）；在材料定義方面Abaqus提供了傳導率(Conductivity)、比熱容(Specific Heat)、密度(Density)等，另外，對某些特殊效應還可以采用下述材料屬性：內部熱源生成(Internal heat generation) (Abaqus/Standard only)、用戶自定義本構響應 (Abaqus/Standard only)。不僅如此，Abaqus提供了隨溫度場和場變量變化的傳導率(Conductivity)、比熱容(Specific Heat)、密度(Density)、彈性模量（EX）、泊松比等參數的定義。
針對熱分析類型，Abaqus提供了穩態分析、瞬態分析、非線性分析。
熱載荷及邊界條件，Abaqus提供了多種形式的溫度指定、熱通量的指定、對流邊界條件的設定、向周圍環境輻射的定義、以及自然邊界條件與初始條件的設置。
對于熱分析中的接觸問題，Abaqus提供了熱“接觸”的方式，通過界面傳熱、熱相互作用、間隙傳熱、間隙輻射等方式來模擬熱在接觸位置的傳遞情況。
展開 使用ANSYS Workbench對太陽能電池板吸熱分析
使用ANSYS Workbench對太陽能電池板吸熱分析
李安民
Heat Absorption By Solar Panels using ANSYS Workbench
Julian Lee
摘要：本分析使用ANSYS Workbench模擬了太陽能電池板在熱輻射作用下的吸熱過程，得到了太陽能電池板的溫度分布和熱流量。
關鍵字：仿真；熱分析；ANSYS Workbench；太陽能電池板
分析視頻教程將在2023年3月23日19:30在技術鄰進行直播，歡迎前來觀看以及和作者討論。
本教程使用了ANSYS 2023和ANSYS2022，兩個版本在本教程范圍內操作完全相同。
1.打開ANSYS Workbench，建立Steady State Thermal Analysis。
2.定義材料屬性，大多數太陽能電池板是用硅制成的，太陽能電池板的材料使用silicon，球的材料為structural steel作為熱源。
3.導入模型，模型如圖1所示
4.給幾何模型賦予屬性。
5.給小球賦予10000w/m2的internal heat generation，模擬生成熱的物體。在小球面和太陽能電池板的頂面定義surface to surface radiation，使熱量通過輻射從球面傳遞到太陽能電池板，emissivity設置為0.7。環境溫度使用默認的22℃。
6.在輻射問題中，使用sub step有助于求解的收斂。
展開 Abaqus在熱分析中的應用【轉】
Abaqus不僅可以進行熱傳導分析，而且還可以進行溫度場與其它場的耦合分析，其提供了以下幾種分析類型，來進行熱分析：
1.Heat transfer（熱傳導）
2.Coupled temp-displacement（熱-結構耦合分析）
3.Coupled thermal-electric（熱-電耦合分析）
4.Coupled thermal-electrical-structural（熱-電-結構耦合分析）
① 熱傳導分析
針對熱分析，材料和單元的準確定義尤為重要，Abaqus專門提供了用于此分析的單元（DC3D8）；在材料定義方面Abaqus提供了傳導率(Conductivity)、比熱容(Specific Heat)、密度(Density)等，另外，對某些特殊效應還可以采用下述材料屬性：內部熱源生成(Internal heat generation) (Abaqus/Standard only)、用戶自定義本構響應 (Abaqus/Standard only)。不僅如此，Abaqus提供了隨溫度場和場變量變化的傳導率(Conductivity)、比熱容(Specific Heat)、密度(Density)、彈性模量（EX）、泊松比等參數的定義。
針對熱分析類型，Abaqus提供了穩態分析、瞬態分析、非線性分析。
熱載荷及邊界條件，Abaqus提供了多種形式的溫度指定、熱通量的指定、對流邊界條件的設定、向周圍環境輻射的定義、以及自然邊界條件與初始條件的設置。
對于熱分析中的接觸問題，Abaqus提供了熱“接觸”的方式，通過界面傳熱、熱相互作用、間隙傳熱、間隙輻射等方式來模擬熱在接觸位置的傳遞情況。
展開 Abaqus子程序HETVAL模擬混凝土水化熱溫度場
heat generation這里一定要點選，否則模型不會考慮HETVAL子程序。同時，user material中需要定義結果狀態變量，這里我定義20個，事實上子程序中需要輸出的狀態變量僅為5個，但這樣設置一是不影響，而是方便后續額外增加新的狀態變量，利于觀察調試模型。
圖6 Heat Generation設置
06
水化熱溫度場計算結果
圖7為混凝土水化熱溫度場在11.6小時的溫度等值線圖，這里的NT11表示節點溫度（節點溫度也就一個自由度）。可以看出，等值線圖幾乎一樣均勻，這是由于整個混凝土塊與外界保持絕熱狀態，每個混凝土單元都在放熱，也就是每個混凝土單元之間不存在溫度梯度（圖8熱流量密度HFL等值線圖也可證明，可看出熱流量密度HFL很小）。而圖9表示了混凝土水化熱溫度場計算結果隨時間的變化曲線，可以看出來混凝土一直在升溫，也就沒有熱傳導，相當于均勻升溫。圖10的動畫用等值線圖的方式表示了混凝土水化熱溫度場隨著時間的變化，但實際上在每個時刻的溫度場等值線圖是一致的。
圖7 NT11溫度等值線圖
圖8 HFL熱流量密度等值線圖
圖9 模型任一單元的溫升時程圖
圖10 模型溫度場的時變動畫
07
水化放熱速率及累計放熱量計算結果
圖11可發現SDV1（混凝土水化放熱速率，FLUX(1)）的等值線圖，發現等值線都是一致均勻的，這是因為每個混凝土單元都在采用同樣的水化放熱速率曲線，水化放熱速率都是一致的。另外，利用XYData和XYPlots，選擇圖12所示的某一混凝土單元，觀察SDV1隨時間的變化規律。圖13中也繪制了混凝土水化放速率隨著時間的變化曲線。
展開 剎車盤熱應力分析
2、接觸屬性設置
接觸屬性設置項主要包括：Tangential Behavior、Normal Behavior、Thermal Conductance、Heat Generation。
3、接觸對設置
接觸類型選擇Surface-to-Surface，接觸屬性選擇上一步創建的。
4、載荷施加
對制動鉗施加壓力，使其和制動盤緊密貼合。
5、約束施加
制動盤約束Z向，制動鉗約束X、Y向，旋轉中心施加弧度值。
6、初始溫度場設置
初始溫度場主要用于設置工作環境溫度值大小。
三、計算結果
1、位移云圖如下圖所示：
2、應力云圖如下圖所示：
3、溫度云圖如下圖所示：
4、某個節點的時間和溫度變化曲線如下圖所示：
展開 
Workbench電磁熱耦合分析（流程說明）
導入后，點擊左上角快捷圖表Generate，模型就會出現。
?第七步：網格剖分
關閉Gemoetry界面，退回主界面，會發現Gemoetry已經變為綠色對勾，標識模型導入正確。然后點 擊Workbench菜單欄中的 update project，會自動對模型進行網格劃分。當然也可以進入Model菜單進行手動劃分。
?第八步：模型對接
網格劃分成功后，Model會變為綠色對勾。然后將Maxwell 2D solution和 Steady-state thermal 的Setup進行連接，再次點擊菜單欄中的 update project。
?第九步：完成導入
update project完成后，Maxwell 2D 中solution會變成綠色對勾。 然后雙擊進入Steady-state thermal中的Setup，進入setup設置，右側會出現 “Imported Load(Maxwell2Dsolution)”。如果沒出現，證明導入沒有成功。
?第十步：耦合設置
右鍵單擊Imported Load(Maxwell2Dsolution)-insert-Heat Generation，這時左側會出現選擇模型對話框。
?第十一步：模型選擇
全選模型，好像不能框選，只能一個一個的選，尤其是繞組部分。選擇完成后點擊Apply。
?第十二步：耦合分析
點擊菜單欄中上的圖標Solve，開始進行分析，分析后如下圖。
展開 [原創]Abaqus傳熱分析HETVAL和USDFLD子程序聯合
同時在general 選項中添加 User Defined Filed 和Depvar ，Depvar中的number of solution-dependent state variables 根據實際需求設置（本例中設為1））。在Thermal 選項下添加Heat Generation
5、邊界和分析步
給定初始溫度30 、通過hetval子程序添加熱生成率 1e7W/m3，下端面全部約束。
RecurDyn V9R4版本正式發布
┃UI功能強化
圖形功能的前/后處理功能
線厚度可以調整為高亮顯示選中的體
CenterMarker(中心標記)的圖形設計已得到改進,以更好地確定一個體的Center Marker(中心標記)
您可以直觀地檢查數值和力矢量值
CAD功能增強
Fill Hole(填充孔)功能可以很容易地移除嚙合時需要清理的小洞
Pattern(模式)和Scale(規模)功能讓您可以輕松地創建一個幾何體的重復模式,方便地改變幾何體的大小
數據庫的改進
快速訪問常用函數(Motion, Expression, Scope)
搜索功能和快捷鍵能快速瀏覽對象
┃MFBD功能增強
Eigen Solver Enhancement(Eigen解算器增強)
改進的Eigen Solver (Eigen解算器)(Sunshine)可以比RFlexGen更快生成RFI文件
基于一個擁有一百萬自由度的模型，RFI文件創建的速度比以前快了3倍
FFlex熱傳遞功能
現在可以考慮在一個柔性體中由于溫度變化引起的熱應力和熱膨脹
邊界條件也可以設置為包括額外的傳熱效果,如Convection(對流), Heat Generation(熱生成),或熱流(HeatFlux)
可以在柔性體的導熱系數分析結果中，從CSV文件格式中生成RTL文件
柔性齒輪的網格處理
在Gear Toolkit(齒輪工具箱)中新添加的Flexible Gear
展開 fluent中不同計算域連接方式的區別
還可對coupledwall設置材料，厚度等以計算熱阻，指定heat generation rate等模擬有電流通過的電路板等。
