穩態熱仿真的案例
800V高壓DCAC驅動板IGBT的熱仿真 ￥30
一.技術參數
1.分析類型：穩態熱仿真
2.材料：Cooler：ADC12
3.邊界條件：Ambient temperature：85℃
Cooler face temperature:75℃
Air Convention:10W/(m2·K)
4.載荷：IGBT PowerLoss=30W/chip
Diode PowerLoss=10W/chip
二.仿真模型
三.仿真結果
Comsol 穩態和瞬態的熱性能仿真
一、模型搭建
新建→模型向導→選擇三維； 選擇物理場：傳熱→固體傳熱，按增加→研究，選擇研究：預置研究→穩態→完成；
導入相應的二維或三維模型，或者直接在 COMSOL 里自建幾何模型；導入：頂部工具欄：導入，選中幾何 1→選擇單位→導入，最后形成聯合體→全部構建；
可在右側框內搜索要添加的材料，然后“增加到選擇”；或者添加空材料，去選擇一個域，然后材料屬性目錄下會出現做該仿真必要的參數，輸入參數即可；材料分配及屬性如下。
第一種材料：
第二種材料：
第三種材料：
二、施加載荷
點擊初始值 1：溫度默認單位 K，可修改為℃； 熱絕緣 1：默認選擇所有邊界； 右鍵“固體傳熱”，添加溫度，邊界選擇輸入載荷的區域；
左側溫度
右側溫度
上下兩側熱絕緣
三、穩態計算
點擊“研究”開始計算，仿真完成后，結果下面自動出現“溫度”；點擊溫度→體，出現仿真結果圖；可通過派生值→全局計算，計算自己所需要的值。
四、瞬態計算
右側任務欄：預置研究→瞬態； 研究 2 →步驟 1：研究設定； 時間單位：可設置為 s；時間：設置仿真時間范圍及步長；
仿真完成后，結果下面自動出現 “溫度”； 點擊溫度→表面。出現仿真結果圖。可看到溫升變化，和穩態保持一致； 派生值，右鍵，“體最大值”，會在仿真圖下方出現“表格 2”，自動將時間和溫度的對應變化列出來；
中間區域隨時間溫升情況
有問題聯系：
展開 AnsysWB-IGBT芯片穩態熱仿真 ￥30
在模塊中，電流因電阻損耗而產生熱量，這也被稱為焦耳熱。雖然散熱器以相對恒定的速率散熱，但模塊的開關以及隨后電流密度和熱源的增減會導致模塊以循環的方式加熱和冷卻。這種反復的熱膨脹和機械變形會導致機械疲勞[1]，特別是在鍵合線和芯片金屬化層之間的連接點處。
【熱仿真】穩態和瞬態計算方法 ￥20
序號
符號
示意
Card image
示意
數值
單位
1
E
Young’s modulus
MAT1
楊氏模量
210000
MPa
2
NU
Poisson’s ratio
泊松比
0.3
/
3
RHO
Material density
密度
7.85*10^-9
t/mm^3
4
A
Thermal expansion coefficient
線膨脹系數
1*10^-5
/℃
5
K
Thermal conductivity
MAT4
導熱系數
73
mW/(mm·℃)
6
H
Heat transfer coefficient
傳熱系數
0.040
mW/(mm^2·℃)
展開 
基于PERA SIM的泵蓋熱結構耦合仿真分析
本次分析的泵蓋幾何模型如圖1所示：
圖1 泵蓋熱結構耦合仿真分析的幾何模型
3.2 網格劃分
由于泵蓋結構形式較為簡單，本文采用一階四面體單元，生成有限元網格模型。為了獲得更精確的結果，設置網格劃分的單元尺寸為4mm，最小尺寸為2mm，最大尺寸為6mm。對于泵蓋倒圓角關鍵位置設置局部網格控制尺寸為1.5mm。程序自動在不同的網格尺寸間進行過渡。最終得到的單元總數為251448，節點總數為54256。網格模型如下：
圖2 泵蓋網格模型
3.3 材料定義
本文所研究的泵蓋材料為鋁合金， 在進行熱結構耦合仿真分析中，需要設置相應的力學和熱材料屬性。
3.4施加載荷與邊界條件
泵蓋與箱體的配合面為溫度載荷邊界，其溫度值為60攝氏度。泵蓋內腔為溫度載荷邊界，其溫度值為90攝氏度。泵蓋整個外表面為對流換熱的邊界條件，其對流換熱系數為5.0e-6W/mm2℃，環境參考溫度為20攝氏度。具體如下圖所示：
圖3 泵蓋與箱體的配合面溫度載荷
圖4 泵蓋內腔溫度載荷
圖5 泵蓋外表面對流換熱邊界
設置泵蓋與箱體的配合面為固定支撐，泵蓋內部腔體壓力載荷為10MPa，泵蓋凸起的圓孔處，為集中力載荷，FX=1000N，FY=0N，FZ=1500N。具體如下圖所示：
圖6 泵蓋外表面對流換熱邊界
圖7 泵蓋內腔表面壓力載荷
圖8 泵蓋凸起孔集中力載荷
4.計算結果分析
4.1 計算分析設置
對于泵蓋的熱結構耦合仿真分析，需建立穩態熱仿真分析類型和熱結構耦合仿真分析類型，并需首先計算泵蓋穩態熱工況，然后才能計算其熱結構耦合仿真分析。
展開 一分鐘了解穩態熱分析&瞬態熱分析
4）網格劃分
低階熱傳導桿單元（DC1D2），劃分40個單元。
5）溫度分布仿真結果
2.4.解析解與有限元仿真解的比較
單軸直桿穩態熱傳導解析解與數值解計算結果如下表所示。可以看到數值解與解析解是完全一致的。根據熱流率的仿真結果看，流入熱量與流出熱量是相等的，滿足能量守恒定律。
3.單軸直桿瞬態熱分析
不同于穩態傳熱分析，瞬態傳熱分析是指一個系統的加熱或冷卻過程。在穩態傳熱分析中，分析步時間是沒有意義的；而在瞬態傳熱分析中，分析步的時間是有實際意義的。
3.1.問題描述
如圖所示的單軸直桿傳熱模型（不考慮輻射和對流換熱），熱流率Q=1W從溫度T(0)端流入，流過長度L=400mm，橫截面積A=10×10mm2的直桿，從溫度T(L)=20°C端流出，假設材料為鋁合金，導熱系數k=100W/(m°C)，計算直桿的左端點和中點的溫度隨時間的變化曲線。
3.2.有限元解
1）材料定義
不同于穩態熱分析，在瞬態熱分析中除了定義熱導率（Conductivity）之外，還需要定義密度（Density）和比熱容（Specific Heat）。
2）分析步設置
定義瞬態傳熱分析步，分析步時間為60s。初始增量步設為1s，最小增量步設為0.0006s，最大增量步設為1s。每個增量步所允許的溫度的最大變化設為50°C。
3）邊界條件和載荷
邊界條件和載荷同上述穩態熱分析。另外再對整個直桿施加20°C的初始溫度場。
4）網格劃分
網格劃分同上述穩態熱分析。
5）溫度分布仿真結果
展開 Abaqus穩態熱分析實例
模型尺寸如下圖所示，
熱傳導系數 = 52 W/m/°C比熱= 434 J/kg/°C
密度 = 7832 kg/m3
對流換熱系數 = 750 W/m2/°C
邊界條件:
AB邊溫度 q = 100°C （固定溫度）熱流 DA= 0（絕熱邊）
BC 和 CD 邊與周圍介質對流換熱周圍介質溫度為0°C
本例采用國際單位制。E點理論計算結果為18.3度，下面使用Abaqus來計算并驗證。
首先創建2D、shell的幾何模型，其次是材料參數的設置，與靜力分析不同，熱傳導需要設置熱傳導系數，在Mechanical>Conductivity里輸入52。本例是穩態熱分析，因此只需要這一個參數，若為瞬態熱分析，則還需要比熱以及密度值。
其次進行分析步設置，這一步與靜力分析也有所不同，選擇Gerneal>Heat Transfer作為分析步。默認的為瞬態響應，這里選擇穩態分析，同靜力分析一樣，這里的時間1沒有真實含義，保持默認。增量步設置與靜力分析一樣。
邊界條件由默認的Mechanical改為Other，選擇溫度。選擇模型最下面的邊，這里定義為bottom集，給予100度的溫度。
下面設置模型與周圍空氣的對流。模型右面的邊（side）與上面的邊（top）與周圍環境發生熱交換，對流系數為750，Sink temperature為周圍環境的溫度，這里給0。
Mesh模塊中，需要將單元族改為Heat Transfer，確認使用的是DC2D4單元。至此，熱分析的設置已經完成。可以提交計算。在后處理中查詢右邊界從下網上0.2m處的溫度值為18.4151，與理論計算結果18.3相差不大。右圖為對模型網格加密的結果，顯示溫度值為18.29，接近理論解。
abaqus穩態傳熱分析實例.pdf
展開 穩態熱分析-電路板
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ANSYS workbench 3D打印頭穩態熱分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習3D打印頭三維模型的處理
2、學習穩態熱分析步的建立
3、學習穩態熱分析的邊界條件的施加
4、學習穩態熱分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 3D打印頭穩態熱分析。
本案例完整提供了分析相關的所有分析文件。
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穩態熱分析-子模型的使用
分析類型：穩態熱分析-子模型應用
分析軟件：ansys workbench
技術難點：子模型的應用
關鍵詞：子模型
分析人：技術鄰-異色天空
代做業務：ansys workbench結構分析、動力分析、熱分析等
背景：填充石墨對模型溫度場的影響
本次模擬主要說明子模型的使用
淺談穩態滾動輪胎仿真穩態滾動狀態角速度的調整
輪胎的穩態滾動仿真基于歐拉-拉格朗日變換法進行，仿真時將輪胎的滾動看作是穿過網格的材料流動運動。仿真條件：標準充氣壓力為0.93MPa，標準負荷為3730kg，聲腔采用自適應網格劃分，輪胎滾動線速度為60Km/h,關鍵字采用*STEADY STATE TRANSPORT，不考慮粘塑性影響并將慣性打開。
*STEP,INC=500,NLGEOM=YES,UNSYMM=YES
4: roll_tire at 60km/h
*STEADY STATE TRANSPORT,LONG TERM,INERTIA=YES
0.5, 1.0, 1E-6, 1.0
在進行穩態滾動分析時，當輪胎穩態滾動時, 輪胎輪心的力矩M應該為0。較小的角速度將使輪胎制動，而較大的角速度則使輪胎驅動。故需不斷調整ω值,使最終繞Y向的力矩M（RM2）在[-10,10]之內，此時為穩態滾動。
展開 
ANSYS WORKBENCH 穩態熱傳導分析案例
本案例主要介紹ANSYS Workbench18.0的穩態熱分析模塊，計算實體模型的穩態溫度分布及熱流密度。
學習目標：
熟練掌握ANSYS Workbench18.0的建模方法及穩態熱學分析的方法及過程。
題設案例：
圓柱形實體模型，實體一端面溫度為500℃，另一端面溫度是22℃，請用ANSYS Workbench分析計算內部的溫度場云圖。
1、啟動Workbench18.0并建立分析項目
選擇主界面“Toolbox（工具箱）”中的“Component Systems”—“Geometry（幾何）”命令，即可在“Project Schematic（項目管理區）”創建分析項目；
2、導入幾何模型
右擊Geometry，在彈出的快捷菜單中選擇“Import Geometry”—“Browse”命令，選擇需要打開的模型源文件，打開即可；
3、創建分析項目
選擇“Toolbox（工具箱）”—“Analysis Systems”命令中的“Steady-State Thermal（穩態熱分析）”，并直接拖拽到項目欄的“Geometry”項中，實現項目數據共享。
4、添加材料庫
（1）雙擊項目B中B2欄的“Engineering Data”，進入材料參數設置界面；
5、添加模型材料
（1）雙擊B4欄的“Model”項，進入下圖所示的Mechanical界面。
展開 ANSYS穩態熱分析
而SW中熱導率是170W/m^2*K
發熱量在10個小燈珠區域，總計設為500W。熱對流只設置在外表面。對流系數25W/m^2*℃。
初始溫度Initial temperature溫度設為22℃結果，最高溫度是130℃。
初始溫度Initial temperature溫度設為40℃結果依然是最高溫度130℃。
SW中近似條件下，最高溫度122℃。熱量總數500W。
SW中近似條件下，最高溫度122℃。熱量按條目是50W。
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Ansys 案例研究 | 筆記本電腦穩態熱分析
演示了對筆記本電腦進行穩態熱分析的流程。其中涵蓋了對流、溫度相關導熱系數、接觸熱導以及內部熱源的使用方法。
