ansys水冷散熱分析
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys水冷散熱分析的視頻教程
ansys水冷散熱分析的實(shí)例教程
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(gè)電容及3個(gè)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(duì)其進(jìn)行溫度仿真分析,分析對(duì)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(jì)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(lái)越大，其運(yùn)行時(shí)會(huì)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(guò)耐熱極限[1,2]。水的比熱容是空氣的4倍，選用水冷板對(duì)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(duì)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(duì)5.5 k W控制器進(jìn)行3D建模，顯示控制器有1215個(gè)部件，控制器模型如圖1所示。若全部仿真會(huì)使模擬計(jì)算量和時(shí)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(gè)電容及3個(gè)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(shí)，將殼體和水道劃為整體，導(dǎo)致網(wǎng)格劃分不合適，計(jì)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(jì)算的結(jié)果和計(jì)算時(shí)間的長(zhǎng)短，所以在進(jìn)行網(wǎng)格劃分的時(shí)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(shí)候就可以保證曲面的完整性。
展開(kāi) 圖1? 散熱系統(tǒng)
中心盤穩(wěn)態(tài)散熱分析如下：
模型信息
材質(zhì)屬性
模型參考
屬性
零部件
名稱:
7075-T6
模型類型:
線性彈性同向性
默認(rèn)失敗準(zhǔn)則:
最大 von Mises 應(yīng)力
熱導(dǎo)率:
130 W/(m.K)
比熱:
960 J/(kg.K)
質(zhì)量密度:
2,810 kg/m^3
SolidBody 1(凸臺(tái)-拉伸44)(M200水冷散熱蓋板-1)
曲線數(shù)據(jù):N/A
名稱:
銅
模型類型:
線性彈性同向性
默認(rèn)失敗準(zhǔn)則:
最大 von Mises 應(yīng)力
熱導(dǎo)率:
390 W/(m.K)
比熱:
390 J/(kg.K)
質(zhì)量密度:
8,900 kg/m^3
SolidBody 1(掃描2)(水冷銅排管-1)
曲線數(shù)據(jù):N/A
算例結(jié)果
名稱
類型
最小
最大
熱力1
TEMP: 溫度
2.930e+02Kelvin
節(jié): 121775
3.024e+02Kelvin
節(jié): 15256
水冷散熱分析-熱力 1-熱力-熱力1
展開(kāi) 針對(duì)上面所提到的有關(guān)電機(jī)電機(jī)水冷部分，我們開(kāi)發(fā)了本程課，新能源電動(dòng)汽車水冷電機(jī)散熱理論熱設(shè)計(jì)與ANSYS ICEPAK熱仿真課程，本教程以一款新能源汽車的15.5KW無(wú)刷FOC控制水冷電機(jī)的理論設(shè)計(jì)過(guò)程與散熱仿真過(guò)程為例，通過(guò)從設(shè)計(jì)參數(shù)的整理為基礎(chǔ)，講解根據(jù)電機(jī)的損耗參數(shù)去如何選取水冷管道的開(kāi)口面積，依據(jù)水冷管道的開(kāi)口，再結(jié)合電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，通過(guò)理論方法設(shè)計(jì)整機(jī)的水冷管道的換熱系數(shù)與冷卻面積的匹配。再根據(jù)相關(guān)的計(jì)算結(jié)果參數(shù)進(jìn)行整機(jī)的散熱設(shè)計(jì)，依據(jù)整機(jī)的傳導(dǎo)路徑熱阻等，通過(guò)迭代計(jì)算出整機(jī)的散熱面積，從而進(jìn)行相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與整機(jī)水冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
待電機(jī)設(shè)計(jì)完成，進(jìn)行相關(guān)的校核，再利用ANSYSICEPAK進(jìn)行整燈的熱仿真視頻教程，熱仿真視頻教程通將整機(jī)從CAD軟件的3D模型簡(jiǎn)化開(kāi)始，到通過(guò)WORKBENCK 導(dǎo)入到ICEPAK軟件內(nèi)，在ICEPAK軟件內(nèi)完成相關(guān)模型的物性設(shè)置，軟件仿真邊界的設(shè)計(jì)置等等......，一步步的充分講解了在ANSYS ICEPAK中對(duì)一款水冷電機(jī)產(chǎn)品從3D模型的前處理，再到如何將3D模型導(dǎo)入到ICEPAK中，再到在軟件中對(duì)模型的物性設(shè)置，到如何進(jìn)行網(wǎng)格劃分及求解等全套操作流程。
本教程旨在通過(guò)本款新能源水冷電機(jī)的實(shí)例案例的操作，讓您能達(dá)到依據(jù)整機(jī)的相關(guān)性能參數(shù)進(jìn)行水冷系統(tǒng)的選取以及整機(jī)水冷散熱部分的理論計(jì)算，整機(jī)冷卻系統(tǒng)與整機(jī)散熱系統(tǒng)的匹配計(jì)算，利用理論計(jì)算對(duì)電機(jī)整機(jī)散熱的設(shè)計(jì)，同時(shí)能夠熟練的運(yùn)用ICEPAK，以用ICEPAK來(lái)完成對(duì)此類水冷電機(jī)產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)與ANSYS ICEPAK散熱仿真。
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展開(kāi) 本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)芯片的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)芯片穩(wěn)態(tài)散熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)芯片穩(wěn)態(tài)散熱分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)芯片穩(wěn)態(tài)散熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 芯片穩(wěn)態(tài)散熱分析分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
燈殼散熱，參數(shù)10顆燈珠，每顆燈珠設(shè)定50W完全用于發(fā)熱。
選用AL材料，對(duì)流系數(shù)是曲線值。在200℃及以上的熱導(dǎo)率是170W/m^2*K。
環(huán)境一：
設(shè)定環(huán)境溫度40℃，自然對(duì)流系數(shù)25W/m^2*℃。自然散熱面是去掉內(nèi)側(cè)面的所有外側(cè)面。
發(fā)熱量在10個(gè)小燈珠區(qū)域，總計(jì)設(shè)為500W。熱對(duì)流只設(shè)置在外表面。對(duì)流系數(shù)25W/m^2*℃。
劃分網(wǎng)格，求解最高溫度。
初始溫度Initial temperature溫度設(shè)為22℃或者40℃結(jié)果最高溫度是130℃。
按照氣體強(qiáng)制對(duì)流設(shè)置參數(shù)80W/m^2*℃，結(jié)果最高溫度在75℃。
強(qiáng)制對(duì)流，發(fā)熱功率20W，最高溫度54℃。
自然對(duì)流，發(fā)熱功率20W，最高溫度76℃。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
結(jié)構(gòu)二：
散熱貼緊面厚度從1.5mm增長(zhǎng)到3慢慢厚，得出的計(jì)算結(jié)果。
最高溫度143℃（溫度增長(zhǎng)13℃）。
設(shè)置氣體強(qiáng)制對(duì)流系數(shù)80W/m^2*℃，最高溫度為85℃。
展開(kāi) 
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ANSYS workbench杯子瞬態(tài)散熱分析10個(gè)月前
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1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)杯子的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)杯子瞬態(tài)散熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)杯子瞬態(tài)散熱分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)杯子瞬態(tài)散熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 杯子瞬態(tài)散熱分析分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件
ANSYS workbench杯子穩(wěn)態(tài)散熱分析10個(gè)月前
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)杯子的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)杯子穩(wěn)態(tài)散熱分析步的建立
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4、學(xué)習(xí)杯子穩(wěn)態(tài)散熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 杯子穩(wěn)態(tài)散熱分析分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件
散熱蓋板的水冷散熱分析11個(gè)月前
耐高低溫設(shè)計(jì)
我公司提供的系留無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的工作溫度為：-40℃～＋55℃。設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)報(bào)告如下。
考慮到系統(tǒng)的散熱性能，系統(tǒng)的系留電源散熱片采用針狀鰭片散熱設(shè)計(jì)，配合高轉(zhuǎn)速風(fēng)扇強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱，具有較輕及體積小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有較高的體積效率，更重要的是具有等方向性。
散熱片由鋁合金板切割而成，表面經(jīng)過(guò)陽(yáng)極處理，可增加熱輻射性能從而提高散熱片散熱效能。
相對(duì)下吹式散熱設(shè)計(jì)，側(cè)吹的散熱片由于氣流可吹過(guò)鰭片
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)芯片的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)芯片穩(wěn)態(tài)散熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)芯片穩(wěn)態(tài)散熱分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)芯片穩(wěn)態(tài)散熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 芯片穩(wěn)態(tài)散熱分析分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件
燈殼散熱，參數(shù)10顆燈珠，每顆燈珠設(shè)定50W完全用于發(fā)熱。
選用AL材料，對(duì)流系數(shù)是曲線值。在200℃及以上的熱導(dǎo)率是170W/m^2*K。
環(huán)境一：
設(shè)定環(huán)境溫度40℃，自然對(duì)流系數(shù)25W/m^2*℃。自然散熱面是去掉內(nèi)側(cè)面的所有外側(cè)面。
發(fā)熱量在10個(gè)小燈珠區(qū)域，總計(jì)設(shè)為500W。熱對(duì)流只設(shè)置在外表面。對(duì)流系數(shù)25W/m^2*℃。
劃分網(wǎng)格，求解最高溫度。
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(gè)電容及3個(gè)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(duì)其進(jìn)行溫度仿真分析,分析對(duì)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(jì)生產(chǎn)提供支撐。
關(guān)鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
【培訓(xùn)講師】 上海安世匯智流體技術(shù)專家
【培訓(xùn)時(shí)間】 2023年9月6日-9月8日
【培訓(xùn)費(fèi)用】 4500元/人
【培訓(xùn)等級(jí)】 中 級(jí)
【培訓(xùn)地點(diǎn)】 上海安世匯智公司，上海市浦東新區(qū)平家橋路36號(hào)晶耀前灘5號(hào)樓9樓
【培訓(xùn)特色】
—— 精品小班課，資深工程師授課
—— 項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富，精準(zhǔn)匹配行業(yè)
—— 理論與上機(jī)結(jié)合，教學(xué)質(zhì)量有保障
—— 真實(shí)案例教學(xué)，貼合企業(yè)實(shí)際需求
（此文來(lái)自于”南京熱鏈研習(xí)社“ 微信公眾號(hào)，如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)與作者聯(lián)系！）
本文部分內(nèi)容摘自：”專業(yè)熱設(shè)計(jì)人必學(xué)必會(huì)182講---電子產(chǎn)品散熱設(shè)計(jì)理論視頻課程“ 中" TCE(熱電制冷)散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì) "章節(jié)中部分內(nèi)容。
詳細(xì)了解本課程，也可點(diǎn)此下方鏈接：
專業(yè)熱設(shè)計(jì)人必學(xué)必會(huì)182講---電子產(chǎn)品散熱設(shè)計(jì)理論視頻課程（國(guó)內(nèi)首套有關(guān)散熱理論設(shè)計(jì)的系統(tǒng)培訓(xùn)課程
基于Icepak的電子散熱分析高級(jí)培訓(xùn)
培訓(xùn)背景
仿真模擬是當(dāng)今電子散熱設(shè)計(jì)必不可少的手段。它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)幫助工程師快速發(fā)現(xiàn)散熱設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，分析散熱設(shè)計(jì)可能的改進(jìn)方案。隨著設(shè)備小型化的發(fā)展，客戶體驗(yàn)度需求的日益提升，企業(yè)對(duì)成本控制不懈追求，電子散熱仿真面臨著前所未有的挑戰(zhàn)：模型越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)精度的要求越來(lái)越高，需要考慮的物理現(xiàn)象越來(lái)越復(fù)雜，期望的計(jì)算時(shí)間越來(lái)越短。一些曾經(jīng)非常流行的電子散熱仿真軟件已經(jīng)不能滿足這些新的工程需求
課程介紹：
仿真模擬是當(dāng)今電子散熱設(shè)計(jì)必不可少的手段。它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)幫助工程師快速發(fā)現(xiàn)散熱設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，分析散熱設(shè)計(jì)可能的改進(jìn)方案。隨著設(shè)備小型化的發(fā)展，客戶體驗(yàn)度需求的日益提升，企業(yè)對(duì)成本控制不懈追求，電子散熱仿真面臨著前所未有的挑戰(zhàn)：模型越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)精度的要求越來(lái)越高，需要考慮的物理現(xiàn)象越來(lái)越復(fù)雜，期望的計(jì)算時(shí)間越來(lái)越短。一些曾經(jīng)非常流行的電子散熱仿真軟件已經(jīng)不能滿足這些新的工程需求。
