ansys熱分析冷卻時間的案例
塑料注塑加工件冷卻時間的分析與計算
在注射生產中，塑料注塑加工件冷卻時間約占整個注射生產周期的80%。冷卻不良常常導致制品翹曲變形或產生表面缺陷，影響制品的尺寸穩定性。合理地安排注射、保壓和冷卻時間，可提高產品質量和生產率。
制件冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿注塑模具型腔起到可以開模取出制件時止的這一段時間。可以開模取出制件的時間標準，常以制件已充分固化，具有一定強度和剛性為準，在開模頂出時不致變形開裂。
即使是使用同一種塑料成型，它的冷卻時間也隨壁厚、熔融塑料的溫度、成型件的脫模溫度及注塑模具溫度而異。要在所有的場合下能百分之百正確地計算出冷卻時間的公式目前尚未發表，而只有在適當假定的基礎上進行計算的公式。計算公式還因冷卻時間定義不同而異。
目前，通常以下列三種標準作為冷卻時間參考依據:
①塑料注塑加工件壁最厚部位中心層的溫度，冷卻到該塑料的熱變形溫度以下所需要的時間;
②塑料注塑加工件斷面內的平均溫度，冷卻到規定制品的出模溫度所要的時間;
③結晶性塑料成型件壁的最厚部分中心層溫度，冷卻到其熔點以下所需要的時間，或達到規定的結晶化百分比所需的時間。
在求解公式時，一般作以下假設:
①塑料注射在注塑模具內，并把熱量傳遞給注塑模具而被冷卻;
②成型腔內的塑料與模腔緊密接觸，不因冷卻收縮而分離，熔體與模壁間的熱傳遞和流動無任何阻力，熔料與模壁接觸的瞬間其溫度已變得相同。
展開 Moldex3D仿真分析之塑件冷卻時間理論計算
在實務上，為了能完整的重現射出成型結果，我們建議使用Moldex3D進行完整的成型分析，以利于掌握所有細節。不過在投入時間進行建模與分析前，過去科學家們已經利用各項理論計算出：特定情況下的理論數值，并將其轉化為標準計算公式。例如計算非牛頓流體在特定澆口尺寸與外型下，不同流率對應的剪切率；或是計算指定厚度下，平板的冷卻時間與溫度分布等。對此MHC也整合這些理論公式，并建立互動接口，供用戶方便進行理論計算。我們將使用兩個理論數值計算的案例進行說明。
圖一 利用MHC設計估算器，能立刻利用經典理論求得指定參數的理論值
塑件冷卻時間理論計算
在射出成型中，冷卻時間是影響產品質量與產能的重要因素。在成型周期中，冷卻到開模并取出塑件將占據絕大部分的時間，若能正確的評估冷卻時間，將有效的提高產能，降低時間成本。塑料是熱的不良導體，塑件的厚薄將會影響冷卻效率。為了能正確的評估不同塑件厚度下的冷卻時間，科學家們針對平板塑件在模座中的冷卻行為進行完整的分析，包含塑件平均溫度降溫到頂出溫度所需的時間，塑件在特定時間下的溫度分布等等，推導出的平板冷卻時公式如圖二所示。
圖二 平板平均溫度達頂出溫度的理論公式
利用MHC設計估算器的?塑件冷卻時間?功能，為方便計算平板塑件的理論冷卻時間，用戶可以直接從材料數據庫中導入材料參數：包含材料的熱性質與加工條件，并依需求調整計算的塑件厚度區間。估算器會把不同厚度下塑件降至頂出溫度的時間計算出來，并繪制該時間點距離中心位置的溫度分布曲線圖。
展開 Moldex3D仿真分析之塑件冷卻時間理論計算
在實務上，為了能完整的重現射出成型結果，我們建議使用Moldex3D進行完整的成型分析，以利于掌握所有細節。不過在投入時間進行建模與分析前，過去科學家們已經利用各項理論計算出：特定情況下的理論數值，并將其轉化為標準計算公式。例如計算非牛頓流體在特定澆口尺寸與外型下，不同流率對應的剪切率；或是計算指定厚度下，平板的冷卻時間與溫度分布等。對此MHC也整合這些理論公式，并建立互動接口，供用戶方便進行理論計算。我們將使用兩個理論數值計算的案例進行說明。
圖一 利用MHC設計估算器，能立刻利用經典理論求得指定參數的理論值
塑件冷卻時間理論計算
在射出成型中，冷卻時間是影響產品質量與產能的重要因素。在成型周期中，冷卻到開模并取出塑件將占據絕大部分的時間，若能正確的評估冷卻時間，將有效的提高產能，降低時間成本。塑料是熱的不良導體，塑件的厚薄將會影響冷卻效率。為了能正確的評估不同塑件厚度下的冷卻時間，科學家們針對平板塑件在模座中的冷卻行為進行完整的分析，包含塑件平均溫度降溫到頂出溫度所需的時間，塑件在特定時間下的溫度分布等等，推導出的平板冷卻時公式如圖二所示。
圖二 平板平均溫度達頂出溫度的理論公式
利用MHC設計估算器的?塑件冷卻時間?功能，為方便計算平板塑件的理論冷卻時間，用戶可以直接從材料數據庫中導入材料參數：包含材料的熱性質與加工條件，并依需求調整計算的塑件厚度區間。估算器會把不同厚度下塑件降至頂出溫度的時間計算出來，并繪制該時間點距離中心位置的溫度分布曲線圖。
展開 Moldex3D模流分析之Linear AMS借助Moldex3D異型水路分析縮短69%冷卻時間
大綱
塑料射出成型制程中，冷卻階段占據最多的時間，常會延長成型周期。對于生產者而言，首先要務就是能夠快速且高效率地制造產品；但若使用的是傳統鉆孔式冷卻水路，成型周期則不易縮短。為解決此問題，Linear AMS決定以異型水路取代傳統水路，并利用Moldex3D驗證新的水路設計帶來的效益，最后成功縮短冷卻時間，讓Linear AMS更有信心協助客戶解決冷卻問題。
挑戰
受限于傳統水路設計，冷卻時間過長
需要提升冷卻效能，縮短冷卻時間
解決方案
利用Moldex3D eDesign設計出優化異型水路，成功縮短冷卻周期。
效益
縮短69%的冷卻時間
創造市場競爭利基
案例研究
本案例產品為步qiāng*qiāng托組件，Linear AMS希望設計出合適的異型水路系統，以縮短冷卻時間；長期目標則是藉由異型水路的應用，有效協助客戶縮短成型周期。
由于Linear AMS希望提高產能，但又不想添加更多的模具與射出機。他們先以Moldex3D進行充填和保壓的模擬，并未發現嚴重的翹曲問題。接下來進行傳統水路(圖一)制程的仿真，發現在產品軸柄區域有嚴重的積熱現象。
圖一 原始水路設計
圖二 原始水路設計冷卻分析結果，顯示軸柄區域有積熱現象
為了縮短冷卻時間，Linear AMS更改了水路設計，使水路系統能更貼近產品輪廓(圖三)，軸柄處及產品內外側都有水路經過。設計變更后，再次以Moldex3D進行仿真，分析結果顯示溫度分布均勻度有顯著的改善(圖四)。
圖三 變更后的水路設計
圖四 水路設計變更后的仿真結果，溫度分布均勻度顯著改善
Moldex3D的分析技術，成功協助Linear AMS將成型周期從112秒縮減為35秒。
展開 
Moldex3D模流分析之冷卻時間驗證、鎖模力驗證
冷卻時間驗證 ( Cooling Time Validation )
最后，由于冷卻時間不夠的話，容易造成產品收縮變形以及計量時間不足問題；而冷卻時間過長的話，整體生產周期會太長，進而造成成本的增加，因此在 冷卻時間驗證 的頁面中，會幫助使用者快速訂定出最適當的冷卻時間。
此外，iSLM 也提供在相同冷卻時間參數下記錄多組關鍵尺寸的驗證；系統也會自動計算出 平均值 和 標準偏差，及根據平均值繪制出對應的 曲線圖表。
此分頁顯示了 冷卻時間 的紀錄。上部分顯示的數據源是根據 試模信息 > 基本信息 中所選擇的 ” 參考數據 ”。頁面下半部分則是冷卻時間驗證表格和對應的曲線圖。
注意： 關鍵尺寸試驗字段最多僅能新增 3 筆。
管理功能 > 試模 > 檢視 > 開始試模／檢視 > 科學試模 > 冷卻時間驗證
在 管理功能 > 試模 > 檢視 > 開始試模／檢視 > 科學試模 > 冷卻時間驗證 的項目：
1.+ 關鍵尺寸：
點擊此按鈕以新增關鍵尺寸試驗字段。
注意：請特別注意最多僅能新增3列。一旦關鍵尺寸試驗字段達到 3 列，則 + 關鍵尺寸按鈕不會再出現。
2.冷卻時間：
輸入冷卻的時間。
3.關鍵尺寸試驗：
輸入每次試驗的關鍵尺寸。
注意：此字段最多僅能新增至3欄。
4.平均：
此顯示關鍵尺寸試驗數據的平均值。
5.標準偏差：
此顯示關鍵尺寸試驗數據的標準偏差。
6.刪除：
點擊此按鈕以刪除包含 冷卻時間、關鍵尺寸試驗、平均、標準偏差 和 刪除 按鈕的字段。
7.+ 新增字段：
點擊此按鈕以新增包含 冷卻時間、關鍵尺寸試驗、平均、標準偏差 和 刪除 按鈕的字段。
展開 Moldex3D模流分析之科學試模冷卻時間驗證
冷卻時間驗證 ( Cooling Time Validation )
最后，由于冷卻時間不夠的話，容易造成產品收縮變形以及計量時間不足問題；而冷卻時間過長的話，整體生產周期會太長，進而造成成本的增加，因此在 冷卻時間驗證 的頁面中，會幫助使用者快速訂定出最適當的冷卻時間。
此外，iSLM 也提供在相同冷卻時間參數下記錄多組關鍵尺寸的驗證；系統也會自動計算出 平均值 和 標準偏差，及根據平均值繪制出對應的 曲線圖表。
此分頁顯示了 冷卻時間 的紀錄。上部分顯示的數據源是根據 試模信息 > 基本信息 中所選擇的 ” 參考數據 ”。頁面下半部分則是冷卻時間驗證表格和對應的曲線圖。
注意： 關鍵尺寸試驗字段最多僅能新增 3 筆。
管理功能 > 試模 > 檢視 > 開始試模／檢視 > 科學試模 > 冷卻時間驗證
在 管理功能 > 試模 > 檢視 > 開始試模／檢視 > 科學試模 > 冷卻時間驗證 的項目：
1.+ 關鍵尺寸：
點擊此按鈕以新增關鍵尺寸試驗字段。
注意：請特別注意最多僅能新增3列。一旦關鍵尺寸試驗字段達到 3 列，則 + 關鍵尺寸按鈕不會再出現。
2.冷卻時間：
輸入冷卻的時間。
3.關鍵尺寸試驗：
輸入每次試驗的關鍵尺寸。
注意：此字段最多僅能新增至3欄。
4.平均：
此顯示關鍵尺寸試驗數據的平均值。
5.標準偏差：
此顯示關鍵尺寸試驗數據的標準偏差。
6.刪除：
點擊此按鈕以刪除包含 冷卻時間、關鍵尺寸試驗、平均、標準偏差 和 刪除 按鈕的字段。
7.+ 新增字段：
點擊此按鈕以新增包含 冷卻時間、關鍵尺寸試驗、平均、標準偏差 和 刪除 按鈕的字段。
展開 冷卻柵管的熱分析及銅塊和鐵塊的水冷分析
冷卻柵管的熱分析和銅塊和鐵塊的水冷分析
冷卻柵管的熱分析和銅塊和鐵塊的水冷分析.part1.rar
冷卻柵管的熱分析和銅塊和鐵塊的水冷分析.part2.rar
Moldex3D模流分析之布達佩斯科技經濟大學利用Moldex3D縮短18%冷卻時間
圖十 實驗及模擬結果對照
結果
相較于未使用Moldex3D的情形，BME團隊在Moldex3D的輔助下，將冷卻時間縮減了80%，將材料的使用從5公斤降至0，并節省能源消耗。經過冷卻優化后，冷卻時間則縮短18%，翹曲也成功降低了30%。
Moldex3D模流分析之韓國KOPLA使用Moldex3D縮短汽車件67%冷卻時間
由于HTN材料的注塑是在非常高的模具溫度和熔膠溫度下進行的，因此須面對的最大問題是如何縮短冷卻時間。此案例的分析的目的是縮短生產溫控器外殼所需的冷卻時間，并幫助客戶優化其成型參數和冷卻水路。透過Moldex3D模擬分析，KOPLA驗證嵌件材料和水路設計變更帶來的效益，成功縮短冷卻時間，滿足客戶的需求。
挑戰
須縮短冷卻時間
須幫助客戶優化產品制造中的成型參數和冷卻水路
解決方案
使用Moldex3D機臺模式來使仿真分析的設置，更貼近實際案例；并以Moldex3D冷卻分析來預估需要的冷卻時間
效益
縮短68%冷卻時間
Moldex3D機臺模式可使仿真更貼近實際客戶案例的情境
找出最佳水路配置設計、成型參數和嵌件材料
案例研究
KOPLA必須降低其溫控器外殼產品在成型過程中所需的冷卻時間(原始設定為85秒)，但仍需要確保有充分的冷卻，來避免產品溫度過高產生的問題。因此他們使用Moldex3D機臺模式來進行冷卻線路設計、冷卻分析，模擬實際成型過程，驗證原始設置(圖一)和設計變更，以獲得所需的冷卻時間。
Fig. 1溫控器外殼的成型參數和冷卻水路設計
經Moldex3D的驗證發現，由于所需的冷卻程度只有80%，原始設定的85秒冷卻時間顯然過高(圖二)。在更換嵌入件材料(圖三)并延長冷卻系統中的擋板長度后(圖四)，Moldex3D的冷卻分析結果顯示所需的冷卻時間就更少(圖五)。
展開 汽車電池熱管理冷卻技術分析（含視頻教程詳細講解）
課程針對工程應用、采用的風冷電池簇、液冷電池簇作為課程仿真演示對象，一方面會對風冷/液冷單個電池包模型簡化方法、網格劃分、仿真模型建立、工況計算依據、工況評價標準進行詳細的講解，另外方面是對儲能熱管理設計和關鍵零部件選項設計進行詳細講解。
通過對本課程的學習，盡管您是一位剛剛畢業的仿真小白，也可以通過本課程完成熱管理設計方法和熱管理仿真方法的入門到進階，讓您全方位成為一位真正的熱管理工程師，且學習完本課程后可以達到獨立承擔項目水平！
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展開 電機殼體冷卻結構設計及熱仿真分析
電機殼體螺旋形冷卻通道熱仿真分析
本文采用Fluent抽取水道結構模型，獲得水道流體體積為0.46L。
液冷電池熱管理系統在不同冷卻情況下的性能分析
熱安全性是限制電池發展的重要因素。通常情況下，電池模塊的最高溫度應保持在288~313 K之間，電池之間的最大溫差應控制在5 K以內，以保證電池穩定運行。
電池熱管理系統的特點主要包括體積小、成本低、安裝簡單、可靠性好等，也分為有源或無源、串聯或并聯等。無論是電池儲能系統還是混合儲能系統，電池都是主要組成部分。充電時，儲能系統充當負載，放電時，儲能系統充當發電機組，并且只能在一定的溫度范圍內放電和儲存電力。電池熱管理系統可以保證電池工作在最佳溫度范圍并保證電芯和模組的溫度均勻性，高溫會加劇電池內部的副反應，影響電池壽命甚至引發熱失控。然而低溫會導致內阻增大、容量下降，進而導致電池性能下降。因此，為了實現電池儲能系統的最佳性能，需要合適的電池熱管理系統。
02
成果掠影
近期，吉林大學江彥老師團隊開發了一種高效的電池熱管理系統，可以控制電池模塊的溫度，從而提高整體性能。該研究針對由12節方形LiFePO4電池組成的電池模塊設計了不同類型的液冷熱管理系統。以計算流體動力學模擬為主要研究工具，提出了從傳熱和流動阻力兩個方面評價冷板性能的參數，以及冷卻面、入口數量和冷卻液方向對其冷卻效果進行了研究。結果發現，當冷卻面為電池之間的A面、冷卻液入口數量為3個時，電池模塊最高溫度可控制在303.6 K，電池間最大溫差為2.3 K。最后，針對單個入口的不同質量流量和不同的充電速率進行了研究，結果發現，當單個入口的質量流量達到一定值時，整體性能最優，為1.2 g/s，設計的熱管理系統能夠滿足3C以下充電倍率的電池模塊的溫度要求（電池模塊最高溫度為313 K，電池之間最大溫差為5 K）。
展開 [案例分析]STARCCM+入門系列之——熱交換之顯卡冷卻
熱傳遞是不同溫度下介質之間熱能的交換。 熱量從溫度高的位置傳遞到溫度低的位置，以達到平衡狀態。 熱傳遞的三個主要機制是：傳導、對流和輻射。
在STAR-CCM+ 中，可以計算流體（單組分或多組分）內、不同流體束之間、流體和固體之間以及固體內的熱傳遞。 流體和相鄰固體中的耦合熱傳遞被稱為共軛傳熱。 對于共軛傳熱分析，使用流體/固體交界面處的有效隱式熱耦合在整個流體和固體求解域中求解能量方程。 所有其他守恒方程僅在流體內進行求解。
1、
問題描述
本案例使用的幾何由 PC 機箱中的簡化顯卡組成。兩個風扇由風扇交界面表示，驅動機箱內的流體。計算域如圖所示：
2、
幾何與網格
（1）本案例的幾何網格采用從外部導入的方法，啟動STAR-CCM+軟件，點擊file→Import→Import surface mesh，選擇準備好的選擇graphicsCard.x_t，然后單擊，接受默認的導入表面選項打開。
（2）共導入26個零部件，在導入的過程中，會在重合的零部件之間自動生成零部件接觸。
（3）本案例的模擬需要兩個區域，一個用于流體域，一個用于實體部件，在Geometry > Parts > Air Case節點，點擊右鍵選擇Assign Parts to Regions在生成的對話框中，選擇Air Case, Air Inlet和 Air Outlet，把空氣域變成一個region。
展開 電動汽車快速充電循環下鋰離子軟包電池的優化冷卻和熱分析
在低于此范圍的溫度下，電解質中的離子電導率會顯著降低，從而導致功率輸出降低、鋰電鍍和隨后的電池退化，而在更高的溫度下，加速的放熱反應會導致電池材料腐蝕、整體電池退化，并在 80°C 以上的溫度下導致熱失控。除了將溫度保持在一個狹窄的工作范圍內，保持電池單元或模塊內的最大溫差較低也很重要；<5°C 的值是電池內推薦的最大溫差。
目前，大多數關于電池冷卻設計和優化的研究工作都集中在圓柱形和棱柱形電池上。最近，袋形電池因其比圓柱形電池更高的能量密度而受到關注。目前，已經提出了各種用于冷卻鋰離子電池的熱管理系統：空氣冷卻、間接液體冷卻、直接液體或浸沒冷卻、使用相變材料、熱管以及涉及兩種或多種這些方法組合的混合方法進行被動冷卻。然而，就電動汽車的商業應用而言，只有風冷和液冷已大規模實施，其他還處于研究階段。由于其高熱容量，液體冷卻仍然是迄今為止最有效和研究最多的系統；因此，當前的研究趨勢是尋找改進液冷板設計的方法，以實現更好、更具成本效益的熱控制。
02
成果掠影
近期，路易斯維爾大學機械工程系Sam Park教授團隊提出了一種電動汽車快速充電循環下鋰離子軟包電池的優化冷卻和熱分析方法。本研究使用多域建模方法對采用 1P4S 配置（1 個并聯和 4 個串聯電池）的商用 65 Ah 軟包電池進行熱分析。該研究旨在分析四種不同冷卻配置的熱行為，即具有環境冷卻的單電池、具有環境冷卻的 1P4S、僅具有底部液體冷卻的 1P4S 和具有兩側液體冷卻的 1P4S。
展開 ANSYS APDL熱分析--換熱器熱膨脹分析(附命令流)
1.項目背景
蒸汽發生器排污熱交換器充分利用余熱、完成熱量轉換的試驗裝置，求結構完整性有著至關重要的意義，而高溫下軸向的熱膨脹是導致結構失效的主要原因之一，因而計算器熱膨脹量至關重要。
2.項目目的
利用ANSYS軟件，建立蒸汽發生器排污換熱器梁單元三維模型，對其在設計溫度下的熱膨脹量進行計算，為后續驗證換熱器裝置的結構完整性提供依據。
3.理論計算
熱膨脹量理論計算公式：
?L=α??T?L
其中：α為熱膨脹系數，△T為溫差，L為管道計算長度
在本實例中，溫差△T：管側為310℃；殼側為268℃
α：12e-6 mm/mm·℃；
L：管側為1500mm；殼側為800mm
計算得軸向熱膨脹量：
?L=310?12e-6?1500+268?12e-6?800=8.153mm
4.計算輸入
熱膨脹分析時，僅需要加溫度載荷，同時將框架底部固定約束即可。
展開 