強制對流
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-11-08
強制對流的視頻教程
ansys fluent電路板強制對流換熱、熱應力、模態(tài)、ncode隨機振動及正弦振動疲勞-多場耦合
具體知識點參考如下： 前處理采用SCDM，包含內(nèi)外流場創(chuàng)建，模型簡化,模型檢查等； fluent meshing進行多面體網(wǎng)格劃分，模型導入，尺寸函數(shù)設置技巧，邊界層設置技巧，面網(wǎng)格及體網(wǎng)格優(yōu)化等； fluent進行計算，包含接觸熱阻講解，自然對流注意事項（附加講解），在單監(jiān)視窗口內(nèi)如何創(chuàng)建多個監(jiān)控值、過程動畫制作及將多個動畫組合進行后處理操作等 fluent導入mechanical
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Icepak基礎入門課程
，內(nèi)部強制對流的問題 4.使用裝配 assembly，使用非連續(xù)性網(wǎng)格以減少網(wǎng)格數(shù)量 5.對單獨的對象使用網(wǎng)格控制 第三章Icepak中遇到網(wǎng)板該怎么建模?
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強制對流的實例教程
自然對流有邊界層嗎？自然對流和強制對流的邊界層厚度怎么計算？
管內(nèi)的水通過內(nèi)部強制對流將熱量傳遞到地板。在此過程中，水溫可能會下降幾度。為了正確設計這些系統(tǒng)，我們必須知道溫降，以便我們可以估計將水加熱回其初始溫度需要多少能量。在本專題中，我們將探索基礎知識并學習如何對內(nèi)部流動進行熱分析。
1、內(nèi)部流體中的速度場
? 當流體進入管道時，沿壁的邊界層開始在入口處形成。附近的層很薄，入口和粘性效應僅限于近壁區(qū)域。
? 邊界層隨著流體向下游流動而增長，直到最終層邊緣到達管道中心線，流動變得充分發(fā)展。
? 當流體向下游流動時，完全發(fā)展的速度剖面不會改變。
? 流動演變成完全發(fā)展狀態(tài)的長度稱為流體動力入口長度(??????,?).
? 速度剖面形狀和入口長度取決于流動是層流還是湍流。
?我們可以使用圓形管道的雷諾數(shù)來定義流動是層流還是湍流，并引入簡單的關系來估計水動力入口長度。
這里我們假定是完全的湍流，及x/D>10，在這個長度過后，入口處的影響對于實際的工程應用來說，可以被忽略。
2、內(nèi)部流體中的溫度場
? 假設流體以低于管壁的溫度進入管道。在這種情況下，由于對流，熱邊界層將開始沿壁形成。
? 隨著流體向下游移動，熱邊界層增長。如果壁面處于恒定溫度或保持恒定的熱通量，則流體最終會完全熱發(fā)展。流動演變成熱完全發(fā)展狀態(tài)的長度稱為熱入口長度（??????，??）。
? 充分發(fā)展的熱剖面的形狀取決于壁面條件。流體溫度和入口溫度之間的溫差沿軸向變化。
?類似地，正如對速度場所做的那樣，我們可以將圓形管道的雷諾數(shù)用于流體動力入口長度。
?對于層流，熱入口長度可以長于或短于流體動力入口長度。事實上，根據(jù)普朗特數(shù)，熱邊界層可以比流體動力學邊界層生長得更慢或更快。
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展開 4.3 自然對流和強制對流
流體的流動，根據(jù)其驅動方法，可分類為自然流動和強制流動兩種。
自然對流中不存在風扇或者泵的驅動因素，是由于流體的溫度差引起浮力驅動的流動。而強制流動是指由風扇，泵等外部因素驅動的流動。
比如，如圖4.4所示，注水容器經(jīng)過一段時間的加熱后，底部的熱水由于浮力的作用開始從底部向上流動（a），這是自然對流。而如（b）所示，容器的水是在被棍棒攪拌的情況下（在外部因素的驅動下）流動的，所以是強制對流。
圖4.4 自然對流和強制對流
一般對強制對流來說，由于風扇等的驅動，流體的慣性力比浮力的影響要大得多。在很多場合，浮力的影響可以忽略。而在自然對流和強制對流同時存在的場合，不能忽略浮力的作用，在計算中必須考慮浮力的影響。
4.4 熱的傳遞形態(tài)
有3種熱的傳遞形態(tài)：熱傳導，熱對流和輻射。如圖4.5所示房間的熱加溫，感覺地板下地熱的溫暖是熱傳導，從制熱空調的暖風感覺到的溫暖是熱對流，從身邊的電爐/火爐感覺到溫暖是輻射。以下對熱傳導，熱對流和輻射再做一些詳細說明。
圖4.5 熱的傳遞形態(tài)
4.4.1 熱傳導
物體內(nèi)的溫度不均一時，由于構成物質的原子或者分子（金屬的話還包含自由電子）的運動，產(chǎn)生由高溫領域向低溫領域的熱傳遞（傳遞）。這種熱的傳遞形態(tài)稱為熱傳遞。
比如，如圖4.6所示，手拿灌滿熱茶的鐵罐時會感覺到燙，這是因為鐵罐里的茶和拿鐵罐的手之間存在溫度差，通過鐵罐，產(chǎn)生了熱傳導。
圖4.6 由熱傳導引起的熱傳遞
溫度差相同時，物質的熱傳導率越大由熱傳導傳遞的熱量就越多。
展開 實驗工具來啦，一個防水手機、這是常溫水，為了增加對比參考，我再加一組風扇吹手機的實驗，就是空氣中的強制對流換熱，看看這樣與在水中降溫的效果還相差多少。手機打開個跑分的軟件，讓它開始高功率運行，和打游戲有類似的發(fā)熱效果，大約5分鐘后，手機溫度已達到了40攝氏度，差不多了，再高怕燒壞，借的手機，壞了還得賠。
下面進行第一組實驗。手機關機，不再讓它發(fā)熱，在空氣中自然散熱，咱們每隔30秒測一次，共測5次。30、60、90、120、150秒溫度分別是38.4度、37.5度、36.9度、36.4度、35.7度， 畫一個溫降曲線。
然后進行第二組實驗，在吹風下強制對流散熱。首先還是打開跑分軟件，讓手機溫度再次熱到40攝氏度，然后用風扇對著它吹，每隔30秒的溫度分別為37.2度、36.4度、35.3度、34.2度、33.9度，同樣畫出溫降曲線。
大家通過實驗結果可以看出空氣中的強制對流散熱效果明顯好，這就是你的電腦里面加了風扇的原因。
接下來就讓我們進行第三組水中的散熱實驗。同上繼續(xù)打開跑分軟件，讓手機溫度再次熱到40攝氏度，讓后將它放在常溫水中，測出來兩個時間的溫度分別為31.3度、29.9度已經(jīng)達到常溫了，就沒必要再測第三次了。同樣畫出溫降曲線。
3組實驗完成了，同樣2分鐘后，手機在靜止的空氣中，自然在空氣中散熱的手機達到了35.7度，風扇吹得強制對流換熱是33.9度，在水中1分鐘的實驗中就已經(jīng)達到了29.9攝氏度。理論加仿真加實驗，深刻理解了電子產(chǎn)品在水中散熱的優(yōu)勢，以后再看到有人把手機放水里，就不會再出現(xiàn)這樣的烏龍了，還要給他點個大贊，行家。
這兩天查閱資料發(fā)現(xiàn)其實電子設備利用水散熱的應用早已有一段時間了，比如阿里巴巴為了解決服務器的散熱問題，就把數(shù)據(jù)中心放在了風景秀麗的千島湖中。把湖底幾十米的冷水抽上來，圍繞服務器循環(huán)，帶走熱量。
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強制對流的最新內(nèi)容
全類型仿真分析，覆蓋核心需求：支持全尺度流場分析（穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)、層流/湍流等）、全類型熱管理（共軛傳熱、自然/強制對流、輻射等）、多物理場耦合（流-固-熱-聲-運動聯(lián)動），還可實現(xiàn)多相流、旋轉機械、氣動噪聲、非牛頓流體等復雜場景仿真，同時支持與Altair? EDEM? 耦合，完成顆粒-流體系統(tǒng)仿真，滿足不同行業(yè)的個性化需求。
3.
主動熱管理方法
強制對流和強制風冷：使用風扇或鼓風機在組件或散熱器上產(chǎn)生氣流的供電裝置。較高的氣流速度可增強對流傳熱，從而可從物體中吸收更多熱量。
液冷：一種熱管理方法，其中液體會流經(jīng)熱源來吸收熱量，并將其從熱源中散出。液冷通常使用強制對流或熱交換器（輻射器），在液體返回熱源之前對其進行冷卻。
培訓內(nèi)容：
1、Ansys Fluent傳熱模塊介紹
1.1簡介
1.2熱傳導
1.3強制對流
1.4自然對流
2、Ansys Fluent傳熱模塊案例演示
2.1熱傳導
2.2對流換熱
時間：11月18日 ，9:00-11:00
合作伙伴：上海恒士達科技有限公司
地點：線上
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概念設計階段： 快速評估不同散熱方案（如自然對流、強制風冷、液冷）的可行性，為架構設計提供關鍵數(shù)據(jù)支撐。
1、詳細設計階段： 對PCB布局、元器件選型、散熱器設計、風道優(yōu)化等進行精確仿真， pinpoint潛在過熱風險，并提出改進方向。
2、設計驗證與優(yōu)化： 在物理樣機制作之前，完成虛擬驗證，減少試錯次數(shù)，顯著降低研發(fā)成本和縮短開發(fā)周期。
然后進行第二組實驗，在吹風下強制對流散熱。首先還是打開跑分軟件，讓手機溫度再次熱到40攝氏度，然后用風扇對著它吹，每隔30秒的溫度分別為37.2度、36.4度、35.3度、34.2度、33.9度，同樣畫出溫降曲線。
大家通過實驗結果可以看出空氣中的強制對流散熱效果明顯好，這就是你的電腦里面加了風扇的原因。
接下來就讓我們進行第三組水中的散熱實驗。
強制對流式
強制對流式熱管理方案通過設置風扇等設備，強制電池箱內(nèi)的空氣進行對流，提高散熱效率。該方案適用于對散熱要求較高的場合，但需要考慮風扇等設備的能耗和噪音問題。
熱泵系統(tǒng)
熱泵系統(tǒng)是一種利用制冷劑在封閉系統(tǒng)中循環(huán)流動，實現(xiàn)能量轉移的高效熱管理方案。該方案具有較高的能效比，但對系統(tǒng)密封性和制冷劑選擇要求較高。
按照氣體強制對流設置參數(shù)80W/m^2*℃，結果最高溫度在75℃。
強制對流，發(fā)熱功率20W，最高溫度54℃。
自然對流，發(fā)熱功率20W，最高溫度76℃。
對流換熱系數(shù)：空氣自然對流：5-25W/（m^2*k）；氣體強制對流：20-300W/（m^2*k）；
環(huán)境溫度設為313K，約40攝氏度。
SW設置材料為鋁合金6061，材料熱導率是170W/m^2*K。
ANSYS中設置材料為AL，材料熱導率曲線。
對流換熱系數(shù)：
空氣自然對流：5-25W/（m^2*k）
氣體強制對流：20-300W/（m^2*k）
按上述條件：最高溫度是113.5℃
（熱量的方向選擇，選擇反向500w的制熱變成了-500w的制冷了。）
如圖，建立分割面，十個小燈珠分別50W熱量計算。
得出的結論：最高溫度能到達844℃。
熱對流面只設置為外表面，得出的結論。
2） 電機電磁-結構耦合分析
? 分析電磁力作用下的振動響應
4、電機散熱性能數(shù)字模擬分析模塊
1） 有限體積流域求解
? 穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)分析
? 強制/自然對流、共軛傳熱、輻射傳熱
? 單相流、多相流等
2） 電機溫度分布計算
? 電機冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)熱流分析，獲取局部熱點位置。
