ansys機(jī)箱散熱仿真的案例
讓電子散熱仿真更高效，更簡(jiǎn)單：幾分鐘完成機(jī)箱散熱前處理
從2000年碩士期間開始，一直從事CFD數(shù)值仿真，從自主開發(fā)程序到商業(yè)軟件，對(duì)CFD數(shù)值模擬具有豐富經(jīng)驗(yàn)。在日期間一直從事流體仿真工作，從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒，燃料電池?cái)?shù)值模擬，電子散熱到化工，原子能等領(lǐng)域承接過(guò)大型CFD工程項(xiàng)目以及技術(shù)支持，積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，與汽車領(lǐng)域的豐田，本田，日產(chǎn)，以及其他領(lǐng)域的住友化學(xué)，新日本石油，三菱，松下等大型客戶進(jìn)行過(guò)技術(shù)支持以及咨詢項(xiàng)目。
風(fēng)冷機(jī)箱主動(dòng)散熱案例仿真分析
定義CPU與散熱器接觸的面定義接觸熱阻。
11、定義目標(biāo)
由于CPU的溫度和變壓器的溫度是散熱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，所以把其設(shè)置為目標(biāo)，且用于控制目標(biāo)收斂。
12、定義網(wǎng)格
先設(shè)置全局網(wǎng)格，采用自動(dòng)網(wǎng)格劃分，細(xì)化等級(jí)為4，再針對(duì)所有的電子元器件和PCB進(jìn)行局部網(wǎng)格劃分。
三、求解計(jì)算
在正式求解之前，首先劃分網(wǎng)格，根據(jù)網(wǎng)格的結(jié)果再調(diào)考慮局部網(wǎng)格劃分設(shè)置是否合理。網(wǎng)格劃分判斷沒(méi)問(wèn)題后，再進(jìn)行求解。
四、仿真結(jié)果
1、切面云圖
CPU的溫度85℃
變壓器的溫度為79℃
2、表面云圖
3、流動(dòng)跡線
五、小結(jié)
通過(guò)以上一個(gè)典型的風(fēng)冷機(jī)箱案例，展示被動(dòng)散熱仿真模型的建立過(guò)程。得到了的CPU的溫度以及變壓器的溫度，但總體溫度還是偏高，還有很大的優(yōu)化空間，比如，增加CPU散熱器底板厚度、筋的高度甚至可以嵌銅，變壓器的方向轉(zhuǎn)動(dòng)90°，調(diào)整電容的位置等。
文章作者：白堤，碩士，就職于國(guó)內(nèi)某知名企業(yè)，主要從事熱設(shè)計(jì)仿真工作。大佬們都還在努力，更何況自己還只是個(gè)學(xué)習(xí)者。希望通過(guò)微信公眾號(hào) 工程師轉(zhuǎn)型圈 拋磚引玉，結(jié)交更多志同道合的朋友。仿真之路漫漫其修遠(yuǎn)矣，我將上下而求索。
展開 ANSYS Icepak在機(jī)箱機(jī)柜熱仿真中的應(yīng)用
機(jī)箱機(jī)柜一直被看作是電子設(shè)備中的低值、附屬產(chǎn)品，只是用來(lái)容納數(shù)據(jù)卡、IC板，主芯片等設(shè)備的容器，并不被重視。但是，附屬的機(jī)箱卻是昂貴的IT設(shè)備最直接的物理保護(hù)。重視IT設(shè)備本身，卻忽視了其所處的安裝環(huán)境，往往有設(shè)備運(yùn)行可靠性不高，故障頻發(fā)，提前老化報(bào)廢的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
同樣，對(duì)于軍用電子設(shè)備，工作環(huán)境相當(dāng)惡劣，因此通常采用密封機(jī)箱來(lái)解決這一問(wèn)題，而密封與散熱則是一對(duì)矛盾，在設(shè)計(jì)時(shí)必須同時(shí)考慮內(nèi)部和外部的兩種熱設(shè)計(jì)方案，通過(guò)合理的熱設(shè)計(jì)和空間熱量分布與轉(zhuǎn)化仿真，使其從內(nèi)部向外部的傳熱達(dá)到最佳狀態(tài)。
這里以一個(gè)全封閉、無(wú)風(fēng)扇長(zhǎng)效UPS開發(fā)案例的熱設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)闡述空間熱量分布與轉(zhuǎn)化分析平臺(tái)在產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中的有效性和必要性。問(wèn)題的關(guān)鍵就是在不增加系統(tǒng)溫升的情況下怎么處理系統(tǒng)散熱。
總體方案：整個(gè)系統(tǒng)由三個(gè)艙組成，變壓器艙，主Power板艙，散熱片艙，三個(gè)艙相互隔開，以減少熱相互影響。
系統(tǒng)Thermal模型圖
變壓器與POWER板隔開
在此種UPS中，變壓器是一個(gè)較大的功耗元器件，對(duì)系統(tǒng)的溫升的影響不可忽視，進(jìn)而影響到其他功耗元器件得溫升。
1
變壓器與Power板用薄板隔開
沒(méi)加隔板前，整個(gè)溫度場(chǎng)分布
加隔板后，整個(gè)溫度場(chǎng)分布
由圖可以看見(jiàn)，加隔板后，Power板側(cè)的元器件溫升都有所下降了10~20℃。
展開 仿真應(yīng)用 | ANSYS Icepak 散熱仿真系列-CAD模型的識(shí)別與簡(jiǎn)化
ANSYS Icepak 作為一款專門用于電子產(chǎn)品散熱分析的仿真軟件，集幾何建模、網(wǎng)格生成、求解和后處理于一體。在封裝、組件、板和系統(tǒng)級(jí)的熱分析領(lǐng)域獲得日益廣泛的關(guān)注。
ANSYS Icepak 的幾何建模包括自建模型和模型導(dǎo)入兩種方式，其中模型導(dǎo)入更為常用，即將CAD模型進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理后導(dǎo)入 ANSYS Icepak 軟件。本文主要介紹以 ANSYS SCDM 為基礎(chǔ)的 ANSYS Icepak 模型導(dǎo)入及其處理方式，
包括模型識(shí)別與模型轉(zhuǎn)化。
模型識(shí)別是指將 CAD 模型轉(zhuǎn)為 ANSYS Icepak 認(rèn)可的三維模型，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)膸缀翁幚恚瑒h除產(chǎn)品上不影響散熱或發(fā)熱的零件整體或細(xì)節(jié)特征，以及一些不必要的圓角設(shè)計(jì)，可通過(guò)ANSYS SCDM 中 Workbench 選項(xiàng)卡內(nèi)的 Identify Objects（識(shí)別對(duì)象）進(jìn)行操作。
模型簡(jiǎn)化是指將無(wú)法直接識(shí)別或需簡(jiǎn)化處理的 CAD 模型進(jìn)行操作，使它們能夠與ANSYS Icepak 對(duì)象幾何相容。ANSYS SCDM 中的 IcePak Simplify（仿真簡(jiǎn)化）工具用于簡(jiǎn)化主體，其中簡(jiǎn)化類型分別為0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)。
展開 
Ansys CFD在電機(jī)散熱仿真中的應(yīng)用
【前言】10年前，作為CFD仿真技術(shù)支持工程師的時(shí)候，最驕傲的一件事就是做了一個(gè)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(jià)值極高，讓我在后續(xù)多年工作中都受益無(wú)窮。
那個(gè)時(shí)候采用的是DM和ICEM交替來(lái)簡(jiǎn)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(gè)時(shí)候計(jì)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(jiǎn)化，所以你除了要熟悉電機(jī)的工作原理，你還需要對(duì)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(duì)Ansys CFD電機(jī)散熱仿真的關(guān)鍵技術(shù)包括：模型簡(jiǎn)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(dòng)機(jī)就逐漸代替蒸汽機(jī)作為拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的原動(dòng)機(jī)。電機(jī)在運(yùn)行時(shí)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㈦姍C(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 來(lái)稿 | Ansys CFD在電機(jī)散熱仿真中的應(yīng)用
關(guān)于Ansys CFD
計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD) 是一款操作靈活、結(jié)果精確、應(yīng)用廣泛的仿真工具。Ansys CFD 不僅能提供定性結(jié)果，還可就流體的相互作用和平衡做出準(zhǔn)確的定量預(yù)測(cè)，讓新手和專家用戶都能運(yùn)行出色的 CFD 仿真。全新基于任務(wù)的工作流程有助于用戶開展更多的工作：只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)便可在較短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確地解決復(fù)雜問(wèn)題。
基于ANSYS的水冷電機(jī)控制器散熱仿真分析
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(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 干貨 | ANSYS新能源電池包散熱仿真解決方案
ANSYS采用降階處理的方式，通過(guò)LTI ROM、SVD ROM與ECM耦合方法搭建了完整的電池包熱分析模型，從結(jié)果可以看出，這種方法不僅保證了與傳統(tǒng)CFD分析方法一樣的精度，還大大縮短了計(jì)算時(shí)間，提高了實(shí)際用于中的分析效率。
鑒于篇幅的限制，本文未對(duì)各模型的理論做詳細(xì)的介紹，若有任何疑問(wèn)請(qǐng)聯(lián)系陽(yáng)普科技。
（注：文中圖片來(lái)自ANSYS官方發(fā)布的公開資料）
Ansys fluent16.0流固耦合散熱仿真
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(dòng)生成contact，每個(gè)接觸重命名為interface，在fluent中會(huì)自動(dòng)生成交界面；
3、把自動(dòng)生成的contact刪除，單獨(dú)命名各個(gè)接觸面為interface，之后在fluent/mesh interfaces中手動(dòng)匹配；
4、將接觸的part進(jìn)行form new part操作，之后就不用進(jìn)行交界面的耦合操作（共節(jié)點(diǎn)）；
二、常見(jiàn)報(bào)錯(cuò)：
1、 does not support overlapping geometry in contact region;
2、 does not support overlapping geometry in named sections;
第一種報(bào)錯(cuò)是因?yàn)橛幸粋€(gè)面被設(shè)置在了多個(gè)接觸對(duì)中，檢查接觸面，刪除重復(fù)接觸面；
第二種報(bào)錯(cuò)是因?yàn)橛幸粋€(gè)面被重復(fù)的命名，檢查named section，刪除重復(fù)命名截面；
展開 干貨 | ANSYS新能源電池包散熱仿真解決方案
ANSYS采用降階處理的方式，通過(guò)LTI ROM、SVD ROM與ECM耦合方法搭建了完整的電池包熱分析模型，從結(jié)果可以看出，這種方法不僅保證了與傳統(tǒng)CFD分析方法一樣的精度，還大大縮短了計(jì)算時(shí)間，提高了實(shí)際用于中的分析效率。
鑒于篇幅的限制，本文未對(duì)各模型的理論做詳細(xì)的介紹，若有任何疑問(wèn)請(qǐng)聯(lián)系陽(yáng)普科技。
（注：文中圖片來(lái)自ANSYS官方發(fā)布的公開資料）
ANSYS Icepak封裝級(jí)電子散熱仿真解決方案
ANSYS Icepak–完整的熱仿真工具
Icepak提供完整的熱仿真流程/能力
可集成于ANSYS Workbench，利用WB中的其它軟件，完成上下游工作/多物理場(chǎng)分析
ANSYS ICEPAK的專業(yè)之處
快速建模功能：ANSYS Icepak擁有一系列“Object”，借助于它們，用戶可以快速建立常見(jiàn)的電子器件。
ECAD & MCAD 數(shù)據(jù)導(dǎo)入：ANSYS Icepak可以導(dǎo)入各種格式的ECAD和MCAD數(shù)據(jù)格式
貼體網(wǎng)格自動(dòng)劃分Fluent求解器：
- ANSYS Icepak可以自動(dòng)劃分高質(zhì)量的貼體網(wǎng)格，而非一般電子散熱仿真工具非常粗糙的階梯型網(wǎng)格。網(wǎng)格算法靈活多變，可根據(jù)具體問(wèn)題選擇最為合適的方法。Icepak網(wǎng)格技術(shù)在沒(méi)有損失求解精度的情況下使得模擬速度大大加快！
- ANSYS Icepak使用全球CFD市場(chǎng)占有率最高的ANSYS FLUENT求解器。
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從零開始學(xué)散熱——實(shí)用Ansys Icepak熱仿真教程——課程案例文件
Icepak Cases for the Training.zip
視頻教程地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11492
另外，從零開始學(xué)散熱——實(shí)用Flotherm熱仿真教程地址
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12616
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