ansys電機(jī)散熱仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
ansys電機(jī)散熱仿真的視頻教程
fluent電機(jī)自然對流散熱仿真
講解fluent如何進(jìn)行自然對流散熱仿真，通過一個電機(jī)的二維仿真實(shí)例詳細(xì)講解 模型如何進(jìn)行處理 如何設(shè)置邊界條件 如何設(shè)置耦合壁面 如何設(shè)置非一致網(wǎng)格界面 材料設(shè)置 求解器設(shè)置 通過舉一反三，使學(xué)習(xí)者具備各種情況下fluent的自然對流散熱設(shè)置方法
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fluent電機(jī)強(qiáng)制風(fēng)冷散熱仿真
詳細(xì)講解風(fēng)冷電機(jī)模型處理，轉(zhuǎn)動靜止區(qū)域設(shè)置，模型簡化，網(wǎng)格劃分，邊界條件設(shè)置過程，并介紹了多面體網(wǎng)格劃分模塊，通過本套課程，可以輕松掌握風(fēng)冷電機(jī)散熱仿真方法，具有很強(qiáng)的工程實(shí)用性。
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CFD在電機(jī)通風(fēng)散熱仿真中的應(yīng)用
CFD在電機(jī)通風(fēng)散熱流場仿真中的應(yīng)用，前傾/直葉片，后傾外風(fēng)扇；外風(fēng)路導(dǎo)風(fēng)筒隔板, 冷卻管；冷卻器，試驗(yàn)結(jié)果；內(nèi)風(fēng)路擋風(fēng)板設(shè)計方案對比，溫升實(shí)驗(yàn)。包括YKK空空冷，YKS空水冷，TEFC封閉式, ODP開啟式，大中型發(fā)電機(jī)，空調(diào)室內(nèi)機(jī)與新風(fēng)系統(tǒng)用的貫流風(fēng)機(jī)Blower，風(fēng)壓-風(fēng)量PQ，效率曲線，永磁同步水冷（電動汽車用）水道，外部軸流，流固，熱固耦合。
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ansys電機(jī)散熱仿真的實(shí)例教程
【前言】10年前，作為CFD仿真技術(shù)支持工程師的時候，最驕傲的一件事就是做了一個全電機(jī)的散熱仿真咨詢項(xiàng)目，雖然很辛苦，但項(xiàng)目的鍛煉價值極高，讓我在后續(xù)多年工作中都受益無窮。
那個時候采用的是DM和ICEM交替來簡化電機(jī)模型，現(xiàn)在有了SCDM神器，模型處理效率大大提升。那個時候計算機(jī)硬件內(nèi)存有限，網(wǎng)格劃分只能采用混合網(wǎng)格，用混合網(wǎng)格，模型又必須進(jìn)行相應(yīng)的等效和簡化，所以你除了要熟悉電機(jī)的工作原理，你還需要對電機(jī)組成結(jié)構(gòu)的每一部分的功能和作用都了如指掌。而現(xiàn)在有了Ansys Fluent Meshing，網(wǎng)格劃分的效率大幅提升，針對Ansys CFD電機(jī)散熱仿真的關(guān)鍵技術(shù)包括：模型簡化、網(wǎng)格劃分、接地系數(shù)、絕緣處理、風(fēng)扇罩處理、氣隙處理等等。
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電機(jī)散熱仿真分析的必要性
電機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置。從19世紀(jì)末期起，電動機(jī)就逐漸代替蒸汽機(jī)作為拖動生產(chǎn)機(jī)械的原動機(jī)。電機(jī)在運(yùn)行時將產(chǎn)生各種損耗，這些損耗轉(zhuǎn)變成熱量，使電機(jī)各部件發(fā)熱，溫度升高。電機(jī)中的某些部件，特別是電機(jī)的絕緣，只能在一定的溫度限值內(nèi)才能可靠工作。為維持電機(jī)的合理壽命，需要采取適當(dāng)?shù)拇胧?em>電機(jī)中的熱量散發(fā)出去，使其在允許的溫度限值內(nèi)運(yùn)行。
電機(jī)冷卻的目的就是根據(jù)不同類型電機(jī)選擇一種合理冷卻方式，保證在額定運(yùn)行狀態(tài)下，電機(jī)各部分溫度不超過國家標(biāo)準(zhǔn)允許的限值。電機(jī)的冷卻方式，主要是指對電機(jī)散熱采用什么冷卻介質(zhì)和相應(yīng)的流動途徑。
展開 【前言】10年前，作為CFD仿真技術(shù)支持工程師的時候，最驕傲的一件事就是做了一個全電機(jī)的散熱仿真咨詢項(xiàng)目，雖然很辛苦，但項(xiàng)目的鍛煉價值極高，讓我在后續(xù)多年工作中都受益無窮。
那個時候采用的是DM和ICEM交替來簡化電機(jī)模型，現(xiàn)在有了SCDM神器，模型處理效率大大提升。那個時候計算機(jī)硬件內(nèi)存有限，網(wǎng)格劃分只能采用混合網(wǎng)格，用混合網(wǎng)格，模型又必須進(jìn)行相應(yīng)的等效和簡化，所以你除了要熟悉電機(jī)的工作原理，你還需要對電機(jī)組成結(jié)構(gòu)的每一部分的功能和作用都了如指掌。而現(xiàn)在有了Ansys Fluent Meshing，網(wǎng)格劃分的效率大幅提升，針對Ansys CFD電機(jī)散熱仿真的關(guān)鍵技術(shù)包括：模型簡化、網(wǎng)格劃分、接地系數(shù)、絕緣處理、風(fēng)扇罩處理、氣隙處理等等。
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電機(jī)散熱仿真分析的必要性
電機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置。從19世紀(jì)末期起，電動機(jī)就逐漸代替蒸汽機(jī)作為拖動生產(chǎn)機(jī)械的原動機(jī)。電機(jī)在運(yùn)行時將產(chǎn)生各種損耗，這些損耗轉(zhuǎn)變成熱量，使電機(jī)各部件發(fā)熱，溫度升高。電機(jī)中的某些部件，特別是電機(jī)的絕緣，只能在一定的溫度限值內(nèi)才能可靠工作。為維持電機(jī)的合理壽命，需要采取適當(dāng)?shù)拇胧?em>電機(jī)中的熱量散發(fā)出去，使其在允許的溫度限值內(nèi)運(yùn)行。
展開 摘 要：
電機(jī)控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關(guān)系到電機(jī)的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩(wěn)態(tài)熱模塊及流體模塊,分別對其進(jìn)行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發(fā)熱器件的散熱狀態(tài),得出水冷散熱的仿真效果比常態(tài)下的溫度降低約27℃,為實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)提供支撐。
關(guān)鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
隨著電子產(chǎn)品小型化的發(fā)展，控制器的尺寸隨著元器件的小型化逐漸減小，但元器件的熱功率密度越來越大，其運(yùn)行時會產(chǎn)生大量的熱，為此研究主要元器件在狹窄結(jié)構(gòu)空間的散熱，保證其不超過耐熱極限[1,2]。水的比熱容是空氣的4倍，選用水冷板對其進(jìn)行散熱處理，可以提高散熱效率[3,4]。以5.5 k W控制器為例，對其主要發(fā)熱器件電容及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵極型晶體管）進(jìn)行熱仿真分析。
1 控制器的前處理
1.1 控制器結(jié)構(gòu)降階處理
對5.5 k W控制器進(jìn)行3D建模，顯示控制器有1215個部件，控制器模型如圖1所示。若全部仿真會使模擬計算量和時間增加，一般需要進(jìn)行模型降階處理[5]。
圖1 控制器模型
保留控制器的主要發(fā)熱器件為8個電容及3個IGBT，保留殼體及水冷板。將殼體外部的航空插頭、發(fā)熱不嚴(yán)重的電路板及控制器外殼的螺紋孔全部填補(bǔ)完整。將水冷板的殼體與水道使用布爾減的方法進(jìn)行分離，防止后期網(wǎng)格劃分時，將殼體和水道劃為整體，導(dǎo)致網(wǎng)格劃分不合適，計算失敗。模型降階情況如圖2所示。
1.2 控制器網(wǎng)格設(shè)置
網(wǎng)格劃分的好壞直接關(guān)系到計算的結(jié)果和計算時間的長短，所以在進(jìn)行網(wǎng)格劃分的時候，優(yōu)先選擇曲面狀的物體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，這樣在網(wǎng)格劃分的時候就可以保證曲面的完整性。
展開 AnJen Solutions 對LSM散熱器的重量和熱特性進(jìn)行了分析。AnJen Solution 的Michael Rigby 說：“FLOTHERM 對散熱器和LSM支撐結(jié)構(gòu)之間的導(dǎo)熱量以及進(jìn)入到空氣中的熱量提供了詳細(xì)的信息，仿真的結(jié)果表明通過減少翅片數(shù)和改變翅片間距和厚度可以達(dá)到與最初設(shè)計方案相同的效果，但散熱器的重量僅僅為最初方案的1/3 。”
軌道的熱負(fù)荷和垂直方向的形式都要求比水平放置的形式進(jìn)行更為詳細(xì)的熱仿真。這是因?yàn)榇怪狈较虻男问綍?dǎo)致?lián)Q熱系數(shù)發(fā)生變化，同時也會提高周圍環(huán)境空氣溫度。此外LSM材料的溫度也是一個限制因素。
CFD 軟件的優(yōu)勢在于能夠模擬LSM 周圍的空氣流動，從而使精確預(yù)測對流換熱量成為可能。Flomerics公司的FLOTHERM 軟件是專門為仿真電子和電氣產(chǎn)品熱特性而開發(fā)的。Rigby說：“FLOTHERM 具有自動優(yōu)化、簡化模型等許多強(qiáng)大的功能，這一切都可以大大提高的散熱性能和減少產(chǎn)品研發(fā)時間。軟件強(qiáng)大的功能使散熱器的優(yōu)化成為可能，而散熱器重量的減少正是我們所需要的，因?yàn)镸agneMotion的客戶對LSM 的總重量特別關(guān)注。”
FLOTHERM完全解決了產(chǎn)品的散熱問題，這其中不僅僅包括了熱量從發(fā)動機(jī)通過導(dǎo)熱方式經(jīng)過機(jī)械結(jié)構(gòu)和散熱器，而且包括了熱量通過對流的方式從機(jī)械結(jié)構(gòu)和散熱器進(jìn)入到空氣中。FLOTHERM 通過求解浮升力方程來確定由熱負(fù)荷所引起的空氣流動。Rigby 通過變化模型中散熱器翅片數(shù)和厚度來對11個不同的設(shè)計方案進(jìn)行評估。當(dāng)翅片數(shù)為15 并且翅厚為3 mm 時，可以滿足封裝溫度的限制并且此時的散熱器重量最小。優(yōu)化之后的散熱器重量為39 磅，與未做優(yōu)化時候相比重量減少了1/3 。
展開 元件網(wǎng)格
Simdroid-EC支持單獨(dú)查看流體域的網(wǎng)格，對多流體域仿真非常友好。
4. 豐富的結(jié)果分析
當(dāng)計算收斂后，Simdroid-EC會自動將計算結(jié)果加載至后處理模塊。電機(jī)控制器的整體分布結(jié)果如下圖所示：
流道和IGBT表面云圖
由上圖可以看出，在位于流道入口（左下方）處的IGBT溫度較流道出口處（右上方）的低，最高處的IGBT溫度約為62℃。
流道內(nèi)溫度圖
隨著液體不斷在流道內(nèi)流動，逐步吸收IGBT散出的熱量，冷卻液的溫度逐漸升高，從進(jìn)口到出口的溫升會達(dá)到5℃。
流動矢量圖
流線圖
通過上圖可以明顯看出，流道內(nèi)部存在局部渦流結(jié)構(gòu)。渦流會改變流道內(nèi)冷卻液的壓力分布情況，造成局部壓力異常升高或降低，影響冷卻液的正常輸送，導(dǎo)致某些部位供液不足。可通過改變流道的形狀來減弱渦流效應(yīng)。
流道壓力圖
通過壓力圖可以便捷查看流道進(jìn)出口的壓差。本案例中，流道進(jìn)出口的壓差約為1343-93=1250Pa。
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液冷仿真是電子散熱仿真的重要方面。越來越復(fù)雜的流道設(shè)計對傳統(tǒng)的電子散熱仿真軟件提出了重大挑戰(zhàn)，Simdroid-EC便捷的CAD模型導(dǎo)入功能、快速的流體域網(wǎng)格劃分與查看功能，以及豐富的后處理結(jié)果，為電子散熱行業(yè)注入強(qiáng)大動力，能夠幫助用戶快速評估熱點(diǎn)，提供優(yōu)化建議。申請試用Simdroid-EC
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ansys電機(jī)散熱仿真的最新內(nèi)容
AnsysWB-基于過盈配合的BWM_i3電機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)力仿真
1.模型包含電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸
2.轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸施加過盈接觸配合
3.轉(zhuǎn)軸施加峰值扭矩250Nm的載荷
4.評估轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸的應(yīng)力和變形情況
5.參考時請考慮仿真模型與實(shí)際模型存在的偏差
一、軟件概述
ANSYS Maxwell 是 ANSYS 公司旗下一款功能強(qiáng)大的低頻電磁場仿真軟件，在電力、電子、機(jī)電等多個行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。它基于有限元分析（FEA）、有限積分法（FIM）等先進(jìn)算法，能夠精確模擬各種復(fù)雜的電磁現(xiàn)象，為工程師和科研人員提供可靠的設(shè)計分析工具。
二、核心功能
（一）電磁建模與分析
Maxwell 具備豐富的建模工具，可快速創(chuàng)建二維和三維電磁模型。用戶既可以通過軟件自帶的建模模塊繪制簡單的幾何形狀
近年來，新能源電動車的銷量呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。據(jù)統(tǒng)計，2024 年1-10月中國新能源汽車銷量達(dá)728萬輛，同比增長37.8%。
電機(jī)控制器在新能源汽車中對于保障動力和安全性能扮演著至關(guān)重要的角色，其核心部件IGBT（絕緣柵雙極型晶體管，一種電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件）在工作時會因自身的功率損耗而產(chǎn)生大量熱量，一旦溫度超出規(guī)定的安全范圍，其性能就會顯著下降，嚴(yán)重情況下甚至?xí)斐善骷挠谰眯該p壞，
<p class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(31, 73, 125);">Ansys技術(shù)在幫助WEG開發(fā)工業(yè)電機(jī)方面發(fā)揮著重要作用，該電機(jī)提高了效率和生產(chǎn)率，助力OEM廠商突破創(chuàng)新極限</strong></p><h2><strong style="color: rgb(31, 73, 125);">科技創(chuàng)新</strong></h2><
新能源汽車電機(jī)的NVH（Noise, Vibration, and Harshness，即噪聲、振動、粗糙度）問題是多物理場耦合的復(fù)雜問題。電機(jī)運(yùn)行過程中，變化的電磁力不僅會影響電機(jī)NVH性能，還會對電磁性能產(chǎn)生影響。在新能源汽車電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計過程中，將電磁性能和NVH性能作為優(yōu)化變量同時進(jìn)行優(yōu)化是非常必要的。
電機(jī)NVH多物理域耦合
本次研討會將展示
堵轉(zhuǎn)仿真
（1）感應(yīng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)仿真
● 感應(yīng)電機(jī)的堵轉(zhuǎn)仿真用于計算其堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和堵轉(zhuǎn)電流，校核電機(jī)起動性能
● 堵轉(zhuǎn)仿真設(shè)置
- 轉(zhuǎn)速設(shè)置為0
- 設(shè)置三相電壓源
● 堵轉(zhuǎn)仿真目的和方法
- 目的1：計算起動瞬間最大電流
- 方法：常規(guī)瞬態(tài)仿真1個同步周期
- 目的2：計算穩(wěn)態(tài)堵轉(zhuǎn)電流、短路阻抗(短路試驗(yàn))
- 方法1:開啟Fast
穩(wěn)態(tài)求解：風(fēng)扇用MRF模型，在cell zone conditions中勾選Frame motion，設(shè)置好旋轉(zhuǎn)中心和轉(zhuǎn)速；
一、流固耦合交界面處理方法：
1、在SCDM中設(shè)置共享拓?fù)洌? 2、打開fluent meshing，軟件自動生成contact，每個接觸重命名為interface，在fluent中會自動生成交界面；
3、把自動生成的contact刪除，
仿真電機(jī)的噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH)對于合理的電動汽車電磁、振動聲學(xué)設(shè)計至關(guān)重要。本白皮書介紹了如何利用Ansys解決方案在設(shè)計階段盡早地、準(zhǔn)確地對電機(jī)NVH進(jìn)行分析，以提升車輛NVH表現(xiàn)與安全。這些解決方案可降低企業(yè)研發(fā)成本，支持電動化交通戰(zhàn)略的實(shí)施。Ansys解決方案助力汽車制造商降低電動汽車NVH，提高客戶滿意度，從而贏得行業(yè)競爭優(yōu)勢。
為什么需要NVH分析
摘 要：
電機(jī)控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關(guān)系到電機(jī)的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩(wěn)態(tài)熱模塊及流體模塊,分別對其進(jìn)行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發(fā)熱器件的散熱狀態(tài),得出水冷散熱的仿真效果比常態(tài)下的溫度降低約27℃,為實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)提供支撐。
關(guān)鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
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前言
NVH是噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）的縮寫。是衡量汽車電機(jī)制造質(zhì)量的一個綜合性問題，它給汽車用戶的感受是最直接的。車輛的NVH問題是國際汽車業(yè)各大整車制造和零部件關(guān)注的問題之一
