熱物理的案例
中科院工程熱物理研究所74個崗位招聘120多人，本碩博均有崗位！
研究所簡介：
工程熱物理研究所為中國科學院直屬戰略高技術研究所，前身系三元流動理論創始人吳仲華先生1956年創建的中國科學院動力研究室，1980年正式建所。在“三個面向、四個率先”的指引下，研究所聚焦能源、動力領域的重大前沿科技問題，目前已經成為國內獨樹一幟、國際彰顯特色的國立科研機構。
研究所主要從事能源、動力和環境等領域的研究，其中包括工程熱力學、內流氣動熱力學、燃燒學和傳熱傳質學等分支學科。研究所的科技發展戰略是面對新世紀科技技術不斷進步的挑戰，發展工程熱物理領域內的前沿、新興與交叉學科，為國家能源、動力和環境領域內科學研究與技術研發提供支撐，為基礎科學知識創新、國家戰略目標需求和人類社會可持續發展做出貢獻。
以中關村為中心，與區域資源融合，分別在畢節、青島、大同、南京、連云港、上海等地建立試驗基地，形成基礎研究、戰略高技術研究與產業化前期研究一條龍的科技創新價值鏈，支撐保障重大成果產出。
研究所機構分布
2020年研究所科研經費再創新高，重大重點項目進展順利。研究所全年新爭取國家重點研發計劃等各類科研項目124 項，新增合同額16.17億元，是2019年的2.5倍，到位經費9.01億元。研究所申請國家專利265件，獲得專利授權167件（其中發明專利國內授權81件，國外授權5件）、軟件著作權獲批登記13項。全年發表SCI收錄論文286篇，EI收錄論文353篇。
研究所仍將砥礪前行再創輝煌，現因科研需要，面向社會公開招聘（詳見崗位需求），誠摯期盼廣大海內外人才加入，共同打造國際一流研究所，創造輝煌未來。
展開 工程熱物理所在化石燃料燃燒與綠色利用研究中獲進展
圖1 C9H12燃料的均相燃燒動力學分析
圖2 非均相催化反應能壘分析
文章來源：工程熱物理研究所
基于Rsoft多物理場耦合的熱光調制模擬
大家好，今天我分享的案例模型是一種基于光耦合器的熱光調制光開關模型。是基于rsoft軟件中beam模塊耦合熱光調制物理場而展開模擬研究的。
圖1 熱光調制光開關基本幾何模型
其中加熱電極為鋁電極，具體配置的材料參數圖示如下圖2所示：
圖2鋁電極材料設置參數
其中參數WA,PxA均為參數變量，可自行設定控制波導所在位置。由于熱光調制效應需要涉及到物理場熱光效應模塊，因此對于波導、鋁電極材料分別進行相應材料參數設定。具體如下圖3所示
圖3 波導材料及鋁熱電極熱光材料參數設定
在完成多物理場耦合設置后，進行物理場模擬運算，運算結果如下所示，由于溫度的變化導致波導表面的折射率發生相應的改變：
圖4 溫度變化導致波導表面處有折射率變化
圖5 熱光調制光開光結果圖
如圖5所示，為耦合式光開關調控光場的模擬示意圖，藍色為入射光波導中的光監測能量，綠色為耦合端波導的耦合光能量。因為加熱電極對耦合器的熱光調制作用會使得入射光端處的光能量更顯著一些，而耦合端的光能量較低。因此可實現光開關的閉合和通路的作用。
最后，有需要歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡。
展開 4月9-11日 北京 | ANSYS流固熱多物理場耦合計算工程應用方法專題
一、專題目標：
通過培訓，使學員能夠掌握利用AN
SYS系列模塊構建流固熱多物理場耦合仿真流程；能夠對工程中的多物理場現象獨立建模、仿真并進行數據分析。
二、工程案例：10個工程案例
三、典型問題：多物理場仿真流程構建。
四、知識點：流固熱多物理場數據傳遞方式；流固熱仿真流程；仿真軟件參數設置及注意事項。
用戶作品賞析 | Ansys Workbench多物理場耦合技術在車載電力產品熱分析領域的應用
【Ansys Innovation大會論文及案例征集】 - Top12 優秀作品
【Ansys LS-DYNA用戶案例競賽】 - 獲獎作品
Ansys Workbench多物理場耦合技術在車載電力產品熱分析領域的應用
內容簡介
在新能源汽車動力系統設計過程中，由于集成度越來越高，相關的熱分析也越來越多的使用到多物理場分析流程。在利用Ansys軟件包對三合一驅動電機和48v輕中混電機整機系統進行熱分析的過程中，計算流程中使用到了電磁-流體-熱的多物理場耦合分析。由于測試需要做樣并要花費大量的時間和金錢，所以仿真分析越來越早也越來越多的介入到集成度很高的電機產品設計開發流程中，尤其是在概念設計階段，測試介入前期，設計需要與仿真高度合作以對設計進行優化。
關于作者
韓閃閃 Vitesco FEA Engineer
擁有八年有限元分析工作經驗，四年電驅動行業仿真經歷。在三合一驅動電機和輕混電機系統級和零部件級仿真領域有比較深刻的研究和認識，對Ansys workbench平臺多物理場熱分析有很多成功的應用經歷。
展開 2025大賽優秀作品 | 電池系統熱失控多物理場建模及高溫氣體疏導措施研究
作品名稱：電池系統熱失控多物理場建模及高溫氣體疏導措施研究
作者：重慶大學 | 張高陽
關鍵詞：電池熱失控機理，熱失控產氣速率計算，氣體爆炸極限，電池系統泄壓閥
作者說
利用Ansys SpaceClaim可以快速對電池包STP模型進行前處理，該軟件的操作流程比較清晰適合初學者進行三維數模設計，并且其共享拓撲和抽取流體的功能也十分好用，與Fluent Meshing相配合能夠快速劃分流體網格。另外，Fluent提供的UDF功能也給使用者提供了二次開發的接口，能夠自定義模型的物理反應過程，從而解決工程中出現的新問題。
目前，100Ah以上的三元鋰電池在電動汽車上得到了廣泛應用，而大容量三元鋰離電池發生熱失控后可能會誘發更為嚴重的火災事故。為此本案例針對117Ah三元鋰方形電池，在Fluent中使用UDF/UDS定義了SEI膜分解、負極與電解液反應、正極分解反應、電解質分解等過程，并利用T2之后溫度與溫升速率的函數關系得到內短路產熱的表達式。在此基礎上，結合AEC實驗數據擬合得到產熱/產氣速率方程，構建了CTP電池系統熱失控多物理場仿真模型，揭示了熱量的傳播與氣體擴散規律，發現在Pack尾部布置3個50mm泄壓閥時，系統內部的可燃氣體濃度能夠在17.3s內降至爆炸下限（LEL）以下，從而降低爆炸風險。
挑戰/需求
作者所在機構希望通過仿真工具建立高精度的電池熱失控產熱和產氣模型，并在此基礎上模擬CTP電池系統中單顆電池熱失控引起的熱量傳播與氣體擴散過程，以此評估隔熱設計的合理性并優化系統泄壓閥的布局與數量。
展開 煉石有色：參股的750公斤推力發動機完成高空臺性能測試
導讀：上證報訊，煉石有色8月24日公告，公司接到中國科學院工程熱物理研究所和公司參股公司中科航發的通知，由中科航發研制的750公斤推力等級中等涵道比渦扇發動機，繼2017年順利完成60小時持久性能試車考核后，在俄羅斯中央航空發動機研究院完成了高空臺性能測試工作。
該型發動機的研制成功，填補了國內該推力等級渦扇發動機的空白。其在軍用高空、高速和長航時無人機及民用小型行政機方面，具有良好的市場前景。
據之前《上海證券報》的披露，包括煉石有色和中國科學院工程熱物理研究所在內的四方將共同出資25250萬元設立合資公司中科航發。中國科學院工程熱物理研究所以國家投入資金形成的自主知識產權和技術秘密作價9000萬元出資入股，占股35.65%。其余三方均以貨幣出資，分別出資5416.7萬元，持股比例各為21.45%。另外兩家股東分別是成都清誠企業管理咨詢中心(普通合伙)和成都雙城投資有限公司。
工程熱物理研究所將以750公斤推力的渦扇發動機知識產權出資。該發動機是研究所于2009年開始自主研發的一款中小涵道比等級的高性能航空發動機。該發動機在國內首次采用了先進的高性能斜流-離心組合壓氣機等系列先進設計技術，可用于單發推動重量約2噸、升限達15000米的高速飛行器，且具有耗油率低、可靠性高、經濟可承受能力強等的特點。其設計指標達到國際先進水平，具有廣泛的應用前景。
2014年9月份，該公司表示，已完成技術驗證機階段科研任務，各項技術指標均達到或超過設計要求，將轉入工程驗證機研制階段，當時計劃在2016年6月設計定型。
展開 [轉帖]彈性模量與熱物理性質
序號 材料名稱 彈性模量 剪切模量 泊松比 熔點 線膨脹系數 熱導率 比熱容
(×105MPa) (×105MPa) (oC) (×10-6/K) (W/(m·k)) (J/(kg·K))
1 灰口鑄鐵/白口鑄鐵 1.13-1.57 0.45 0.23-0.27 1200 8.5-11.6 39.2 470
2 可鍛鑄鐵 1.55 0.45 81.1/純鐵 455/純鐵
3 碳鋼 2.0-2.1 0.79-0.81 0.25-0.28 1400-1500 11.3-13 49.8 465
4 鎳鉻鋼、合金鋼 2.06 0.79-0.81 0.25-0.3 11.5-14.5 15 460
5 鑄鋼 1.75 0.3 49.8 470
6 軋制純銅 1.08 0.39 0.31-0.34 1083 17.5 398 386
7 冷拔純銅 1.27 0.4-0.48 1083 17.5 407 418
8 軋制磷青銅 1.13 0.41 0.32-0.35 17.9 22.2鎳青銅 410/鎳青銅
9 冷拔黃銅 0.90-0.97 034-0.37 0.32-0.42 1083 18.8 106 377
10 軋制錳青銅 1.08 0.39 0.35 24.8錫青銅 343/錫青銅
11 軋制鋁 0.69 0.26-0.27 0.32-0.36 658 238/純鋁 902/純鋁
12 鑄鋁青銅 1.03 0.41 0.3 17.9 56 420
13 硬鋁合金 0.7 0.27 0.3 23.6 162/硅鋁 871/硅鋁
14 軋制鋅 0.82 0.31 0.27 121 388
15 鉛 0.17 0.07 0.42 327 35 126
16 球墨鑄鐵 1.4-1.54
展開 鎳鉻電阻層熱-電-力多物理場耦合仿真 ￥500
這是由于熱導致的界面應力過 大引起的。電阻層一旦分離，其局部就會過熱，這又加速了電阻層的分離。最后，在 最糟糕的情況下，電路可能會過熱并燒壞。從這一角度而言，研究由于溫差以及電阻 層和基板的不同熱膨脹系數引起的界面張力也很重要。電阻層的幾何形狀是設計電路 正常工作的關鍵參數。可以通過模擬電路來研究上述所有方面。
本案例基于一加熱電路模型，它由沉積在玻璃板上的電阻層組成，向電路施加電壓時，該電阻層產生焦耳熱。該電阻層的屬性決定了產生的熱量。模擬了加熱電路的焦耳熱分布以及熱膨脹變形，模擬結果如圖所示：
焦耳熱分布云圖
電熱板熱膨脹變形
感興趣的朋友，可下載模型源文件，歡迎交流
展開 儲能電池的熱仿真及其產熱分析
?本文基于對單體鋰離子電池熱物理參數計算得出的數據,與實驗測溫數據相擬合,建立電池三維熱模型,并使用ICEM CFD,ANSYS Fluent等軟件進行仿真處理?通過該研究得出以下結論:
單體電池在不受外界條件干擾的前提下,在對其1C恒流放電的過程中趨于穩定,并運用物理公式推算出比熱容,發熱功率等熱物理參數,為儲能型電池的熱研究提供理論依據?
基于ICEM CFD繪制質量較好的結構性網格,結合ANSYS Fluent軟件進行仿真,模擬出電池在1C放電倍率下的溫度分布情況,并與實測電池升溫作對比,得出最高溫度誤差為0.77°C,平均誤差為0.44°C,反映了熱仿真結果的準確性,為后續儲能型電池的熱管理研究打下理論基礎?
文章來源易貿AUTO行家
展開 壓力容器內的熱-流多物理場耦合數值仿真 ￥1000
<p>本案例建立了一壓力容器，考慮了兩種計算工況：（1）全開A口，關閉B口，關閉C口；（2）全開A口和B口，開放C口，容器內的速度場、溫度場和壓力場的動態變化分布。仿真結果展示如下所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/342d08917781496b810f4fcd22fe8364.png" alt="m1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>幾何模型</strong></p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/4f1eace9fa1d4d2fbe7753f109b4d5a9.gif" title="Untitled1-速度.gif" alt="Untitled1-速度.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/4f1eace9fa1d4d2fbe7753f109b4d5a9.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/4f1eace9fa1d4d2fbe7753f109b4d5a9.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40" data-initial-src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/4f1eace9fa1d4d2fbe7753f109b4d5a9
展開 
簡化呼吸道內濕-熱多物理場耦合仿真 ￥1000
<p>本案例建立了一簡化呼吸道模型，如圖1所示，基于此模型，采用COMSOL軟件模擬了呼吸道內循環呼吸作用下通道內的溫度場以及濕度場的隨時間變化，仿真結果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/83dbcce8e3414ac1bbe32461b00b341e.png" alt="m1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 簡化呼吸道模型</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/1267ea35d6bf4a5890a77cf325ffc96a.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>呼吸道內速度場變化</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/64bd4dbb3c044243b4b44ce67f69d870.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>呼吸道內溫度場變化</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/d1bc2df911e44026ada79484de824ba7.gif" alt="Untitled3.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>呼吸道內濕度場變化</strong></p><div contenteditable="false" width="100%
展開 CFD專欄丨三維 CFD 瞬態熱模型，物理時間超長怎么辦？
“
在 CFD 仿真工作中，我們有時候會遇到長時間的瞬態熱分析的模型。
這個長時間（幾分鐘或幾十分鐘）是相對流動特征時間而言的，因為流動的特征時間通常是毫秒或秒級的，計算幾秒種的物理時間，流場早已達到周期性穩定，但是此時溫度場的發展還遠遠未達到穩定，也就意味著CFD求解器需要非常多的迭代步才能達到最終（熱平衡）溫度，如果三維模型網格數量又很多，那么對計算資源將是個巨大的消耗。
下面通過幾個簡單的測試模型，展示 Altair? AcuSolve? 的 dual time stepping 功能，可以有效的減少瞬態熱模型的計算代價。
算例一
強制對流，圓柱體的冷卻過程
考慮一個雷諾數200的層流模型，2個圓柱體上下游并列放置，間距8個直徑距離。來流空氣溫度T=0℃，上游圓柱體初始溫度為100 ℃，下游圓柱體初始溫度為20 ℃。圓柱體的內外側都是加密的邊界層網格，確保流-固交界面溫度梯度計算的精確。仿真時間步長為0.1秒，可以確保捕捉尾跡區的動態漩渦結構。
展開 清華大學曹炳陽老師——HEG小組2023年成果集錦
研究領域
1：微/納尺度的傳熱物理
2：微/納結構的熱物理性質-數值模擬
3：微/納結構的熱物理性質-實驗測量
4：晶體管和IC的熱管理和可靠性
5：熱功能材料及熱管理器件
6：芯片的液冷微通道冷卻技術
02
成果集錦
題目：Three-sensor 2ω method with multi-directional layout: A general methodology for measuring thermal conductivity of solid materials
簡介：各向異性熱傳遞在傳熱理論研究和工程實踐中都占有重要地位，但準確測量各向異性導熱系數仍然是一個重大挑戰。為了解決這個問題，該文提出了三傳感器2ω方法，該方法能夠精確測量各向同性或固體材料各向異性的導熱性。為了驗證其準確性和可靠性，采用Si、GaN、AlN等四種典型單晶半導體和β-Ga2O3，測量結果與文獻一致。該方法將提供一個全面和通用的解決方案的熱導率測量固體材料。
題目：Performance investigation and design optimization of a battery thermal management system with thermoelectric coolers and phase change materials
介紹：為了保證電池的溫度工作環境，該工作開發了一種新型的電池熱管理系統(BTMS)集成了熱電冷卻器(TEC)和相變材料(PCMs)，其中采用翅片框架來加強傳熱。通過建立一個瞬態熱電流體采用多物理場數值模型，對兩種情況下BTMS的熱性能進行了深入研究。
展開 使用多物理場仿真預測熱漂移，優化微波濾波器設計
然而，如果微波系統發生了熱漂移，濾波器的高頻穩定性將變得很差。為了解決這個問題，并改進濾波器的設計，系統工程師需要預測熱膨脹導致的通帶頻率的變化。多物理場仿真能夠幫助工程師順利完成這項任務。
改進微波發射器的設計
當設計微波發射器時，系統工程師必須保證輸出中沒有不需要的頻率。常用的解決方案是在發射器天線和非線性功率放大器之間放置一個微波濾波器。通過使用一個或多個窄帶濾波器對輸出進行處理，工程師可以將放大器產生的諧波消除。
微波發射塔。圖片由 Tom Page 拍攝。已獲 CC BY-SA 2.0 授權，并通過 Flickr Creative Commons 共享。
這種方案自身也存在問題。當發射器暴露在高功率載荷下和嚴酷的環境中時（比如暴露在極熱的沙漠中的蜂窩基站），可能產生熱漂移。
在沙漠暴曬等嚴酷的環境中，微波發射器內會發生熱漂移。圖片已獲 CC BY 4.0 授權，并通過 ESO/C. Malin 共享。
結構的熱膨脹會擾亂微波系統中濾波器的頻率響應。因此，為了設計可靠的濾波器，我們不但要進行精確的電磁分析，而且還要研究溫度上升引起的結構變形。本文的示例表明，我們可以借助 COMSOL Multiphysics? 軟件的“RF 模塊”和“結構力學模塊”實現上述操作。
微波濾波器中的熱效應建模
我們首先觀察一下模型：銅盒內是一根直立的圓柱體，銅盒表面鍍了一層可降低損耗的銀薄膜。圓柱體和銅盒之間的電磁空腔是充滿空氣的密閉空間。現實中的濾波器常常包含多個級聯空腔，不過我們模型僅重點分析一個空腔。
為了方便比較不同的設計對濾波器性能的影響，我們構建了兩個不同的模型：
只包含銅盒的設計
包含銅盒和鋼圓柱體的設計
微波腔體濾波器的幾何結構。
展開 