ABAQUS比熱設置的案例
換熱器流固熱耦合計算，四面體網格多面體網格分開畫好后組裝再進行計算設置(含fluent計算設置視頻) ￥30
外部氣流和內部水流
組裝后的網格
ZEMAX | 如何設置鏡頭卡口的機械參考以進行熱分析
OpticStudio 可以對光學系統的熱變化進行建模。本文介紹了 OpticStudio 用于鏡頭卡口的默認機械參考設置，以及如何在序列模式下進行更改。
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簡介
在序列模式下，"熱生成"工具允許在具有不同溫度的多個環境中對系統進行建模。它可以與虛擬表面結合使用，以顯示系統在經歷熱變化時如何變化。本文簡要描述了如何設置虛擬表面以表示鏡頭卡口，以及如何使用"生成熱"工具觀察系統的多種配置。
鏡頭卡口的默認機械參考
鏡頭卡口的默認接觸方式如下圖所示。前一片鏡片的后表面和后一片鏡片的前表面與卡口有物理接觸（綠色陰影）。
下面的動圖顯示了光學元件和卡口是如何隨著溫度的變化膨脹和收縮的。
改變鏡頭卡口的默認機械參考
有時，卡口和鏡頭之間的機械參考（接觸點）并不一定是上述默認情況。例如，在上面的布局中，讓卡口接觸右邊透鏡的右表面。這可以通過使用額外的虛擬表面來實現。
展示熱變化的示例
讓我們修改一個系統，使卡口與右鏡片的后表面接觸。打開附加的示例文件 "rear_mount_sample_1.zar"。修改鏡頭數據編輯器，如下所示。
這個系統模擬的正常中心間距是100mm。請注意墊片（表面#2）一直延伸到鏡頭的背面，其厚度為140而不是100。在任何溫度下，表面#3上的虛擬傳播需要與表面#4的厚度相同；因此，表面#3的 TCE 必須與 N-BK7 玻璃的 TCE 相同。玻璃的 TCE 在玻璃目錄中指定，對于 N-BK7，它是 7.1。在 LDE 中表面 #3 的 TCE 列中輸入此值。
使用“熱生成”工具，以不同溫度創建多重結構。
展開 FloEFD熱仿真分析之基礎設置（三）
FloEFD熱仿真分析之基礎設置（三）
By CAE白堤
何為計算域
完成向導設置后，軟件自動創建計算域。計算域是用于分析直流流動和熱傳遞計算的區域。，是一個可用于3D或者2D分析的長方形區域，平行于全局坐標系平面，其包括了分析相關的所有物體和條件。理論上，該區域的尺寸越大越好，但是造成求解計算時間的增加和計算資源的浪費。然而一個合理的流動和熱傳遞分析，既要包含所有影響結果的所有條件，又要盡可能的提高效率。所以一個合理的計算尺寸就是其中的一點。
對于外部流動，計算域的邊界應該遠離模型。不同的模型都有個相對合理的計算域，如自然散熱的燈具而言，建議重力反方向留2個燈具高度，重力方向1個燈具高度，四周方向每邊留0.5個燈具寬度。若其他的分析類型，可自行進行計算域尺寸無關性的計算。
對于內部流動，如果考慮固體內熱傳導，計算域的邊界自動包圍整個模型，如果不考慮固體內熱傳導，則計算域的邊界僅包圍模型的流體通道。
如何編輯計算域
粗略操作：左擊分析樹下的計算域，窗口中顯示計算域的邊界，拖動箭頭可調整計算域的大小，粗略調整到滿意位置，若沿相同軸同時對稱地調整兩個邊界，可同時按住shift。注意總計有6各方向，新手不建議這么操作；
精準操作：右擊分析樹下的計算域，再左擊編輯定義，即可以設置計算域。默認識別是3D模型，如是2D流動模擬流動則可以將計算域重新定義為2D模擬，從而減少所需的內存和CPU時間。對于2D流動分析，會在計算域的兩個對邊上設置對稱的邊界條件。計算域的大小通過測量3D模型尺寸得到再乘以對應系數設置。當設置完計算域后可右擊模型樹計算域，選擇隱藏，以便后期的其他操作。
展開 FloEFD熱仿真分析之基礎設置（一）
3.3固體內熱傳導，
只要涉及固體與流體之間的熱傳遞，就需要選中固體內熱傳導復選框。只有不存在任何流體的時候，才可以再選中僅固體內熱傳導復選框。
3.4輻射
只要在耦合熱交換分子中涉及到表面輻射，就選中輻射復選框。在一些強迫散熱的工況下，為了減少計算量可不進行輻射計算，但此時仿真的結果會偏保守。
輻射模型有離散傳遞、離散坐標和蒙特卡羅三種。離散傳遞本質就是把沿輻射表面發散出來的輻射熱量看成一系列射線，又稱為光線追蹤法。主要運用于高溫度梯度或者輻射源集中的場合，如白熾燈、火爐、聚焦燈等，但不能仿真吸收或波譜相關性。離散坐標就是以有限數量的離散立體角求解輻射傳熱，可求解吸收（透明或者半透明）和波譜相關性的模型，準確度取決于離散化的級別，但準確度相對其他兩種模型較低。蒙特卡羅實際是由宏觀級別的輻射面的行為統計模型得到，也可仿真介質吸收和波譜相關性準確度較高，但對計算要求較高。
環境溫度即模型的工況。此處注意不僅考慮產品在標準工況下的環境溫度，還得考慮最惡劣工況下的環境溫度。使用在戶外的產品還需要考慮太陽輻射的影響，如戶外機箱、戶外燈具等，則選中太陽輻射，其定義標準有位置和時間、方向和強度、方向角和仰角三種，按照位置和時間定義，需指定位置、緯度日期、時間等參數；按照方向和強度定義，需要指定方向矢量和強度；按照方位角和仰角定義，需要設置仰角Φ、方位角φs和強度。
3.5瞬態分析
當仿真隨時間變化的分析時，可選中瞬態分析，需要設置分析總時間和輸出時間步長，并且相應的瞬態邊界條件使用右下角的相關性設置，此外還可以在【計算控制選項】中修改相關參數。此處的時間都是指具體的物理時間，區別于穩態分析隨時間變化求解的“時間推進”，指的是對變量進行的迭代。
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FloEFD熱仿真分析之基礎設置（二）
若選中流體名稱后的復選框（選中兩個及以上的流體則為混合物），則該流體設置為默認流體，并會分配給分析中的所有流體區域，其他未選中的非默認流體可分配給流體子域。
注：允許同一個項目中分析多大十種不同流體的流動，也可以分析流體混合物，但混合物必須是相同類型的流體，如氣體與氣體，不能氣體與液體；針對不同類型的流體，流體區域必須要用固體分隔開；非牛頓液體和可壓縮液體只能考慮層流流動（下面會具體介紹）；流體子域的流體只能在項目流體的列表中選取；
操作：針對流體，還可以指定流特征。流動類型有層流、湍流或者層流和湍流三種，可對應選擇所需的流動特性。軟件默認選擇層流和湍流，會自動進行流體流態的判別，但相應的計算時間變長。如果考慮水蒸氣相對濕度的影響，可選中濕度復選框。
自然界中的流體流動狀態主要有層流和湍流兩種。層流，顧名思義是指流體在流動過程中各層之間沒有相互摻混。湍流是指流體在流動過程中各層之間相互摻混，并且在垂直于主流流動方向上有分速度產生。可通過計算雷諾系數來判斷，實際情況下，湍流的情況更多些。另外，對于自然散熱而言，湍流可增加換熱量，所以可以通過設計小特征來打亂原來層流狀態。
5、向導-默認固體
操作：在預定義固體列表中選擇默認固體，只要項目中未指定材料的零部件軟件都是設置為默認固體。如分析所需的材料不包含在內，可點擊新建，設置密度、比熱、熱導率、電導率等。分析中考慮輻射，單擊默認固體右邊的輻射透明度設置，可選擇透明或者不透明。只要分析項目中未指定固體材料組件都賦予默認固體屬性。
材料屬性說明：
密度、比熱、熱導率和電導率可直接查詢相關的材料屬性，注意，雖然散熱分析關鍵是材料的導熱率，但不要忽視比熱的影響，尤其熱源集中或梯度大的情況。
展開 FloEFD熱仿真分析之基礎設置（四）
FloEFD熱仿真分析之基礎設置（四）
CAE白堤
流體子域
在進行流動與傳熱分析的時候，經常會涉及到多種流體，比如油汀電暖器，就是油與空氣的兩種液體。這時候可以選擇封閉的流動區域定義為流動子區域，在這個區域內的流體可以與向導中的默認流體不同。再強調下，包含不同流體類型的流體區域必須用固體區域分隔開。通常還需要可以指定流體子域中的初始條件，甚至流動特征。
操作：右擊分析樹的流體子域，再點擊插入流體子域，跳出流體子域窗口。在圖形區域中選擇流體區域邊界的任何面，軟件會將與所選面接觸的流體區域設置為流體子域，所選擇的面將顯示在選擇下的可應用流體子域的面列表中。在生成流體子域后（呈現為藍色區域，注意觀察是否是所需的流體子域），還需要指定流體類型、流動參數、熱動力參數、湍流參數和流動特征。
流體類型：此處只會出現向導中已經選擇的所有流體，選擇對應流體子域內的流體，注意只能為流體子域分配一種真實氣體或者蒸汽。
流動參數：用于指定流體的初始速度；
熱動力參數：用于指定壓力、溫度或者密度三者中的任意兩者的參數，對于液體，則指定靜壓和溫度；
當然，如果向導里設置混合物或者濕度，那么在這邊同時還需要指定物質濃度或者氣體的相對濕度；
湍流參數：用于指定湍流強度和長度或者湍流動能和耗散，一般軟件自動識別，無需更改；
流動特征：默認層流和湍流，一般保持不變即可；
如下，左邊25℃水進入均溫板，整個模型在空氣中自然散熱，則需要創建流體子域。
如果模型不做處理，選擇均溫板與水接觸的面后，自動生成如下的流體子域。發現整個計算域內都被識別為流體子域，這與實際不符合。
那到底為什么呢？其實原始模型的流體子域沒有完全封閉。
展開 FloEFD熱仿真分析之基礎設置（五）
FloEFD熱仿真分析之基礎設置（五）
CAE白堤
邊界條件
邊界條件是指整個流動分析系統在去除周邊環境后，仍能保持該系統不變所附加的條件，可以被定義為計算域邊界上所求解變量或其一階導數隨位置或時間變化的規律。通常情況下，邊界條件包括流動邊界條件、壓力邊界條件、壁面邊界條件、對稱邊界條件和周期性邊界條件等。在解決任何問題都必須有邊界條件和初始條件，就是在不同的分析類型中所起的作用不同而已。
穩態與瞬態區別：
在穩態問題中，初始條件影響結果收斂的速度，邊界條件控制流動形式。
在瞬態（非穩態）問題中，隨時間變化的流動形式受邊界條件和初始條件的影響。
內部與外部區別：
針對內部流動，在模型表面（包括壁面或者開口）上指定流動邊界條件，如果是對稱模型，還可以在計算域上指定邊界條件。注意，為了出入口流量能準確達到平穩，最好至少指定一個壓力條件并且至少指定一個流動條件。
針對外部流動，在所有計算域邊界上指定流動邊界條件，還可以指定在有開口的模型表面上。
邊界條件的類型
邊界條件中的類型主要有三種：流動開口、壓力開口、壁面
流動開口：指定出口或者入口的速度、質量流量或體積流量。
壓力開口：指定靜壓、總壓或環境壓力，注意環境壓力在流動入口作為總壓，流動出口作為靜壓；
壁面：分為真實壁面、理想壁面和外壁面，真實壁面可以指定粗糙度、熱傳遞系數或壁面溫度，理想壁面認為是絕熱的光滑壁面，而外壁面用于指定外壁面的溫度、熱傳導系數以及外壁面的外部流體溫度。
邊界條件設置
右擊分析樹中的邊界條件，選擇插入邊界條件。如下，為設置某機箱出風口與大氣相連的邊界條件。
小結
邊界條件需要考慮到產品所處的真實環境，對于邊界條件簡化和設置直接影響結果。
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簡介
在序列模式下，"熱生成"工具允許在具有不同溫度的多個環境中對系統進行建模。它可以與虛擬表面結合使用，以顯示系統在經歷熱變化時如何變化。本文簡要描述了如何設置虛擬表面以表示鏡頭卡口，以及如何使用"生成熱"工具觀察系統的多種配置。
鏡頭卡口的默認機械參考
鏡頭卡口的默認接觸方式如下圖所示。前一片鏡片的后表面和后一片鏡片的前表面與卡口有物理接觸（綠色陰影）。
下面的動圖顯示了光學元件和卡口是如何隨著溫度的變化膨脹和收縮的。
改變鏡頭卡口的默認機械參考
有時，卡口和鏡頭之間的機械參考（接觸點）并不一定是上述默認情況。例如，在上面的布局中，讓卡口接觸右邊透鏡的右表面。這可以通過使用額外的虛擬表面來實現。
展示熱變化的示例
讓我們修改一個系統，使卡口與右鏡片的后表面接觸。打開附加的示例文件 "rear_mount_sample_1.zar"。修改鏡頭數據編輯器，如下所示。
這個系統模擬的正常中心間距是100mm。請注意墊片（表面#2）一直延伸到鏡頭的背面，其厚度為140而不是100。在任何溫度下，表面#3上的虛擬傳播需要與表面#4的厚度相同；因此，表面#3的 TCE 必須與 N-BK7 玻璃的 TCE 相同。玻璃的 TCE 在玻璃目錄中指定，對于 N-BK7，它是 7.1。在 LDE 中表面 #3 的 TCE 列中輸入此值。
使用“熱生成”工具，以不同溫度創建多重結構。如果某一結構的溫度設置與標稱溫度有顯著的區別，則新的 3D 視圖會變得如下圖所示。
展開 NXCAE熱\流分析設置多核并行計算的方法
NXCAE熱分析，可以模擬熱傳導、對流、輻射等過程。特別是輻射分析，可以設置發射率、反射率、折射率等參數，并能計算多次反射作用。
NX Space Systems
Thermal是針對航空航天領域的熱分析模塊，可以很方便地建立衛星軌道、太陽輻射等模型。同時也可以用于車燈行業的光熱分析。
NXCAE流體分析，可以計算線性或非線性流體邊界條件、高速可壓縮流體、非牛頓流體(黏滯流)及旋轉流體等。廣泛用于汽車流場分析、風扇流量分析等。
輻射分析和流體分析對內存、時間消耗很大。NX熱\流分析中，提供了多核并行計算功能。可以有效利用計算機資源。
展開 Flotherm中熱通孔的設置內部原理及等效方法---實踐經驗 ￥1.9
PCB設置合理的通孔對于器件散熱非常關鍵，如果僅設置PCB的覆銅率而不設置通孔對仿真結果影響非常大，經過實踐發現Flotherm內部對于通孔的處理有特殊的處理方法，可以根據需求主動等效模擬，具體方法為
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在序列模式下，"熱生成"工具允許在具有不同溫度的多個環境中對系統進行建模。它可以與虛擬表面結合使用，以顯示系統在經歷熱變化時如何變化。本文簡要描述了如何設置虛擬表面以表示鏡頭卡口，以及如何使用"生成熱"工具觀察系統的多種配置。
鏡頭卡口的默認機械參考
鏡頭卡口的默認接觸方式如下圖所示。前一片鏡片的后表面和后一片鏡片的前表面與卡口有物理接觸（綠色陰影）。
下面的動圖顯示了光學元件和卡口是如何隨著溫度的變化膨脹和收縮的。
改變鏡頭卡口的默認機械參考
有時，卡口和鏡頭之間的機械參考（接觸點）并不一定是上述默認情況。例如，在上面的布局中，讓卡口接觸右邊透鏡的右表面。這可以通過使用額外的虛擬表面來實現。
展示熱變化的示例
讓我們修改一個系統，使卡口與右鏡片的后表面接觸。打開附加的示例文件 "rear_mount_sample_1.zar"。修改鏡頭數據編輯器，如下所示。
這個系統模擬的正常中心間距是100mm。請注意墊片（表面#2）一直延伸到鏡頭的背面，其厚度為140而不是100。在任何溫度下，表面#3上的虛擬傳播需要與表面#4的厚度相同；因此，表面#3的 TCE 必須與 N-BK7 玻璃的 TCE 相同。玻璃的 TCE 在玻璃目錄中指定，對于 N-BK7，它是 7.1。在 LDE 中表面 #3 的 TCE 列中輸入此值。
使用“熱生成”工具，以不同溫度創建多重結構。如果某一結構的溫度設置與標稱溫度有顯著的區別，則新的 3D 視圖會變得如下圖所示。
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Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例
1、一個金屬懸臂梁，一端固支，初始溫度20℃，溫度突變到120℃時由于膨脹及邊界約束而產生熱應力，進而引起振動，這種振動就是熱誘導振動。
2、熱誘導振動分析的成功應用不多見，在哈勃太空望遠鏡曾因熱誘導振動問題而發生故障。現在對航天器的分析中，熱誘導振動屬于難點和重點。國內曾有人對衛星天線做過準靜態熱誘導振動分析，也有人對空間站太陽能電池陣的桅桿做過基于模態的熱誘導振動分析（可能類似Abaqus中的線性攝動分析）。
3、熱應力分析與熱誘導振動分析進行耦合分析，還有難度，問題是多方面的。下面僅就準靜態非耦合的熱誘導振動分析為例，介紹由熱應力引起的振動。
4、懸臂梁材料屬性：
Conductity: 300W/(mK)
Density: 3000kg/m3
Elastic: E=3e10Pa, ν=0.3
Expansion: 3e-5 K-1
Specific Heat: 300J/(kgK)
5、分析結果
6、詳細步驟
見附件。
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part4.rar
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part1.rar
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part2.rar
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part3.rar
展開 Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例
1、一個金屬懸臂梁，一端固支，初始溫度20℃，溫度突變到120℃時由于膨脹及邊界約束而產生熱應力，進而引起振動，這種振動就是熱誘導振動。
2、熱誘導振動分析的成功應用不多見，在哈勃太空望遠鏡曾因熱誘導振動問題而發生故障。現在對航天器的分析中，熱誘導振動屬于難點和重點。國內曾有人對衛星天線做過準靜態熱誘導振動分析，也有人對空間站太陽能電池陣的桅桿做過基于模態的熱誘導振動分析（可能類似Abaqus中的線性攝動分析）。
3、熱應力分析與熱誘導振動分析進行耦合分析，還有難度，問題是多方面的。下面僅就準靜態非耦合的熱誘導振動分析為例，介紹由熱應力引起的振動。
4、懸臂梁材料屬性：
Conductity: 300W/(mK)
Density: 3000kg/m3
Elastic: E=3e10Pa, ν=0.3
Expansion: 3e-5 K-1
Specific Heat: 300J/(kgK)
詳細步驟
見附件。
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part4.rar
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part2.rar
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part3.rar
Abaqus熱應力分析、熱誘導振動分析簡單實例-kxh.part1.rar
展開 ABAQUS培訓案例之熱分析-熱輻射
圖1模型示意圖
今天給大家分享的是熱輻射分析。如圖1所示，模型由2個part組成，一個是fin，其周期對稱性在設置輻射換熱時可以設置，另一個代表周邊環境的ambient。模型先進行了穩態分析，然后建立2個瞬態分析步，實現環境溫度為800時對fin加熱的過程，和環境溫度38時fin部件的冷卻過程。當然除了ambient和fin的輻射換熱，ambient和fin也分別建立了Surface film condition換熱。下面詳解每個步驟的設置。
目標：輻射換熱與對流換熱設置，cavity radiation應用。
材料：材料參數定義了Density為7800，Conductivity和SpecificHeat分別為50和500（SI單位制）。
分析步設置：本案例設置了三個分析步，step-1為熱穩態分析步，step-2和step-3為瞬態分析步，如下圖所示。歷史輸出設置output三個節點的溫度輸出。
圖2 分析步設置
相互作用設置：定義了三個換熱條件，設置bot面換熱系數Surfacefilm condition為2500，熱沉溫度100，srfs面換熱系數Surface film condition為10，step-1熱沉溫度38，step-2時為800，step-3時改為38。設置srfs和samb之間的輻射換熱Cavity radiation，發射系數為0.8和1，并設置Symmetry對稱，如下圖所示。
圖3 換熱設置
邊界條件：設置所有區域初始溫度為77，ambient的溫度step-1時38，step-2時為800（加熱過程），step-3時改為38（冷卻過程）。
展開 Abaqus熱傳導與熱應力分析基礎知識介紹
熱傳遞的分析目標是研究熱量的傳遞過程。熱傳遞分析以熱變量或與熱相關的變量的形式來計算熱響應，如溫度分布和溫度梯度以及熱通量。
熱傳遞分析包括兩種類型，第一種，非耦合的熱響應，即純熱傳遞分析；第二種耦合的響應（熱-應力分析），分為順序耦合和完全耦合。純熱傳遞分析在Abaqus/Standard中完成，耦合響應在Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit中完成。
熱傳遞包括三種模式：
傳導，也被稱為“實體熱傳遞”，發生在物體內的分子水平上，金屬是典型的熱的良導體，氣體則不是。
對流，是通過熱物質（氣體或者流體）的流動進行熱量傳遞，包括自然對流和強制對流，如水泵、風機或其他壓差作用引起的對流。
輻射，即電磁輻射，發生不需要介質，真空中亦可。
熱傳遞可以上述一種或幾種模式的組合來進行。在熱傳遞分析中用到的基本量有以下這些，如圖所示。
abaqus-復合材料仿真分析基礎篇.pdf
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