ansys空氣溫度分析的案例
Ansys 案例研究 | 空氣冷卻式摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)分析
它通過(guò)空氣循環(huán)的方式將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散失。金屬散熱片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增大了發(fā)動(dòng)機(jī)的表面積，從而通過(guò)對(duì)流方式提升了散熱速率。本案例利用模擬技術(shù)比較了三種不同設(shè)計(jì)在散熱效率方面的差異。這有助于加深對(duì)瞬態(tài)熱分析、邊界條件(瞬態(tài)熱分析中的重要因素)以及瞬態(tài)熱分析如何幫助我們做出工程決策的理解。
目標(biāo)：
增強(qiáng)對(duì)瞬態(tài)熱分析的理解
學(xué)習(xí)如何使用仿真來(lái)驅(qū)動(dòng)工程決策
步驟：
設(shè)計(jì)(a)
1、創(chuàng)建一個(gè)瞬態(tài)熱分析系統(tǒng)。幾何體中將使用默認(rèn)的結(jié)構(gòu)鋼。
2、導(dǎo)入幾何體。設(shè)計(jì)(a)的幾何體如圖1所示，由圓柱和若干水平鰭片組成。
圖1 設(shè)計(jì)(a)的幾何結(jié)構(gòu)
3、將幾何體網(wǎng)格化。使用“多區(qū)域”方法對(duì)鰭片進(jìn)行網(wǎng)格化。分配全局網(wǎng)格尺寸為5毫米。
4、定義分析設(shè)置。定義兩步法，第一步用于將初始溫度施加至氣缸上，第二步則利用對(duì)流邊界條件對(duì)氣缸進(jìn)行降溫。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則旨在找出50秒時(shí)的最高溫度，因此第二步的總模擬時(shí)間為51秒，而第一步的時(shí)間則為1s。
5、分配邊界條件。將圓柱體溫度設(shè)置為在0-1秒內(nèi)保持在120℃，并解除此邊界條件以允許溫度變化。第二步是變化。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)外表面(不包括氣缸的上下面)施加對(duì)流邊界條件。對(duì)流系數(shù)設(shè)為1000W/(㎡﹒°C)以表示強(qiáng)制空氣。環(huán)境溫度設(shè)定為22℃。邊界條件概述見(jiàn)圖2。關(guān)于外表面的選擇，值得注意的是，共享表面不能用于應(yīng)用對(duì)流邊界條件。更多信息請(qǐng)參閱附錄。
圖2 邊界條件示意圖
6、運(yùn)行模擬程序并查看結(jié)果。時(shí)間51秒時(shí)的溫度分布圖如圖3(a)所示，而最大溫度歷史圖則如圖3(b)所示。可以看出，經(jīng)過(guò)50秒的冷卻后，最大溫度約為28℃。
展開(kāi) 基于ANSYS-Maxwell-Fluent-CFX的變壓器溫度分析
基于ANSYS-Maxwell-Fluent-CFX的變壓器溫度分析
隨著電力設(shè)備的日益復(fù)雜和高效，變壓器的電磁場(chǎng)已經(jīng)分享過(guò)，參考前文。但是電氣設(shè)備的溫度管理變得尤為重要。過(guò)高或過(guò)低的溫度都可能影響變壓器的性能和壽命。我們?cè)敿?xì)介紹如何利用ANSYS軟件家族中的Maxwell、Fluent和CFX等工具，對(duì)變壓器進(jìn)行精確的溫度分析。
一、變壓器溫度升高的原因
變壓器在工作過(guò)程中，由于鐵芯損耗、繞組損耗等原因，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。如果這些熱量不能及時(shí)散發(fā)，就會(huì)導(dǎo)致變壓器溫度升高，進(jìn)而影響其性能和壽命。
二、變壓器溫度分析的方法
1. Maxwell計(jì)算功率損耗
首先，我們利用ANSYS Maxwell進(jìn)行電磁場(chǎng)分析，計(jì)算變壓器的功率損耗。Maxwell軟件可以模擬變壓器的電磁場(chǎng)分布，從而精確計(jì)算出鐵芯損耗、繞組損耗等，參考前面的文章。計(jì)算出功率損耗分布，可以看到不同位置的功率損耗是不同的,功率損耗密度不同.
變壓器模型
變壓器模型產(chǎn)生的功率損耗分布
2. Fluent計(jì)算溫升
我們使用ANSYS Fluent進(jìn)行流體溫升分析，該方法的好處是可以自動(dòng)計(jì)算空氣或者冷卻水的對(duì)流換熱系數(shù)，以計(jì)算變壓器的溫升。可以模擬變壓器內(nèi)部的流體流動(dòng)和熱量傳遞過(guò)程。Fluent支持多種物理模型，包括傳熱、流動(dòng)、化學(xué)反應(yīng)等，可以全面分析變壓器內(nèi)部的熱傳遞過(guò)程。通過(guò)Fluent，我們可以得到變壓器內(nèi)部各點(diǎn)的溫度分布和流場(chǎng)分布。
展開(kāi) 關(guān)于ANSYS靜力分析中的溫度載荷
一個(gè)真實(shí)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型，已知溫度場(chǎng)分布，但溫度載荷直接加載上后，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力超級(jí)大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出材料的許用應(yīng)力。
請(qǐng)問(wèn)：熱應(yīng)力過(guò)大的原因可能有哪些？
溫度加載時(shí)，邊界條件的設(shè)置需要注意什么？可以兩端都完全約束嗎？如何設(shè)置？
ANSYS的焊接參數(shù)對(duì)其溫度場(chǎng)的影響分析
焊接過(guò)程數(shù)值模擬中，熱源擬合，溫度場(chǎng)的模擬是最基本的工作，然后就是應(yīng)力和變形的模擬。
我們可以看到大量這方面的文章，溫度場(chǎng)的模擬起步也較早，也積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際生產(chǎn)中得到了一定的應(yīng)用。溫度場(chǎng)的模擬是對(duì)焊接應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)及焊接過(guò)程其他現(xiàn)象進(jìn)行模擬的基礎(chǔ)，通過(guò)溫度場(chǎng)的模擬我們可以判斷固相和液相的分界，能夠得出焊接熔池形狀。
焊接溫度場(chǎng)準(zhǔn)確模擬的關(guān)鍵在于提供準(zhǔn)確的材料屬性，熱源模型與實(shí)際熱源的擬合程度，熱源移動(dòng)路徑的準(zhǔn)確定義，邊界條件是否設(shè)置恰當(dāng)?shù)取Ｅc通用軟件相比，專(zhuān)業(yè)焊接軟件使用起來(lái)更加方便，減少了通用軟件很多操作時(shí)間。例如SYSWELD中有焊接熱源模型，有雙橢球（Goldak）熱源模型（適于TIG，MIG焊接）及圓錐（Conical）熱源模型（適于激光、電子束等焊接）可以供使用者選擇；并且具有熱源校準(zhǔn)功能，使得熱源的擬合盡可能與實(shí)際情況相吻合。
焊接應(yīng)力與變形問(wèn)題可以分為兩類(lèi)，一是焊接過(guò)程中的瞬態(tài)應(yīng)力應(yīng)變分析，二是焊接后的殘余應(yīng)力與應(yīng)變計(jì)算。對(duì)后者進(jìn)行分析計(jì)算的較多，主要是為了減少殘余應(yīng)力，控制變形，防止缺陷的產(chǎn)生。經(jīng)過(guò)幾十年年的發(fā)展，應(yīng)力與變形的計(jì)算日益成熟。結(jié)果精度也在不斷提高。改進(jìn)了計(jì)算方法的效率和穩(wěn)定性，計(jì)算速度更快，收斂性更好。還有很多程序應(yīng)用了并行計(jì)算功能，進(jìn)一步提升了計(jì)算速度，模型也考慮得更加精細(xì)。深入研究了對(duì)焊接應(yīng)力與變形的影響因素。
例如材料屬性隨溫度變化，焊接接頭幾何形狀，焊縫道數(shù)，不同的焊接方法等等。對(duì)于焊接局部模型，存在非常強(qiáng)烈的非線性特征，材料經(jīng)過(guò)高溫，相變，冷卻后會(huì)有殘余應(yīng)力，因此對(duì)焊接附近需要進(jìn)行詳細(xì)模擬。而作為整體結(jié)構(gòu)而言，可能又體現(xiàn)為彈性變形，所以線彈性分析就夠了。
展開(kāi) 
Mechanical驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度分析 附ANSYS EM如何設(shè)置多核計(jì)算下載
Mechanical驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度分析
●溫升是電機(jī)關(guān)鍵性能指標(biāo)之一，影響電機(jī)可靠性，壽命等
●需要清楚利用WB分析電機(jī)溫度時(shí)相關(guān)設(shè)置及技巧等
●主要注意以下幾方面：
◆電機(jī)損耗處理，損耗計(jì)算的準(zhǔn)確性，它直接影響最終結(jié)果
◆網(wǎng)格處理，網(wǎng)格的處理往往影響結(jié)果的可靠性
◆約束條件設(shè)定影響著結(jié)果的走向
◆求解，包括穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)，根據(jù)需要選擇
◆后處理，結(jié)果查看、判斷、分析很重要
1.Maxwell電機(jī)損耗計(jì)算處理
●電機(jī)的損耗包括銅耗、鐵耗、機(jī)械損耗、其它損耗，可能還會(huì)有風(fēng)阻損耗
●而ANSYS Maxwell軟件中計(jì)算電機(jī)損耗主要是銅耗與鐵耗，它們也是電機(jī)的主要損耗，占了大部分，其次磁鋼損耗也是計(jì)算之一，它也會(huì)影響電機(jī)的溫升，因此我們得掌握此三種損耗計(jì)算準(zhǔn)確性的處理技巧
●因?yàn)殡姍C(jī)的機(jī)械損耗及額外損耗無(wú)法計(jì)算，所以我們利用WB進(jìn)行電機(jī)溫度計(jì)算往往需要修正
1.1 電機(jī)鐵芯損耗
鐵損耗的計(jì)算得清楚ANSYS Maxwell其計(jì)算原理，然后清楚軟件的處理
●盡量把各頻率下BP曲線輸入，越全越準(zhǔn)確
●材料組成還是疊壓系數(shù)盡可能接近實(shí)際情況
●積累經(jīng)驗(yàn)，盡量通過(guò)系數(shù)輸入非BP曲線，可間接考慮工藝影響
●BP曲線輸入
1.2 電機(jī)銅損耗
銅損耗（一般電機(jī)使用銅材料為繞組）的計(jì)算得清楚ANSYSMaxwell所使用的計(jì)算原理，準(zhǔn)確說(shuō)應(yīng)該是歐姆損耗，然后清楚軟件的處理
●繞組建模其截面積和實(shí)際一致
1.3 電機(jī)磁鋼渦流損耗
一般情況磁鋼渦流損耗占比不高，如果電機(jī)電磁方案及工藝處理不得當(dāng)，它還會(huì)影響挺大的，我們還是盡可能考慮進(jìn)去，清楚Maxwell使用的渦流損耗原理，并且掌握軟件的設(shè)置
展開(kāi) 基于VB的ANSYS二次開(kāi)發(fā)之孔板靜力、溫度場(chǎng)分析實(shí)例 ￥29.9
Print #1, "/SHOW, JPEG"
Print #1, "JPEG, DEFAULT"
Print #1, "/GFILE, 400"
Print #1, "PLNSOL, B, Y"
Print #1, "/SHOW, CLOSE"
Picture1.Picture=LoadPicture("結(jié)果路徑")
6、分析結(jié)果與查看
要實(shí)現(xiàn)VB對(duì)ANSYS結(jié)果的查看，首先應(yīng)在輸入文件中用APDL語(yǔ)言編寫(xiě)相應(yīng)的后處理命令，將工程所需的數(shù)據(jù)結(jié)果以“*.out”文件形式或者圖形文件保存到工作目錄中，再利用 VB 的讀取功能顯示相應(yīng)的圖形文件或數(shù)據(jù)結(jié)果。由于本文主要目的是對(duì)孔板進(jìn)行有限元分析，所以界面的開(kāi)發(fā)應(yīng)滿足對(duì)基本指標(biāo)的查看，最終的結(jié)果顯示界面如下圖所示。同時(shí)，用戶也可以將完整的ANSYS文件以“*.db”格式保存在工作目錄中，以便進(jìn)一步的查看。
VB調(diào)用ANSYS結(jié)束提示框
孔板靜力分析云圖
孔板溫度場(chǎng)分析云圖
下述付費(fèi)內(nèi)容為本案例源碼程序，如有需要，可購(gòu)買(mǎi)！！
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