冷卻分析
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
冷卻分析的視頻教程
你的CAE分析結果如何判讀？手把手教你讀懂冷卻階段模流分析結果
冷卻分析-溫度 冷卻分析-模具溫度差 冷卻分析-熱通量 冷卻分析-冷卻時間 冷卻分析-冷卻效率 冷卻分析-水管雷諾數&溫度 冷卻分析-冷卻水管壓力
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基于無網格思想的新能源電機冷卻快速分析方案
本次課程會介紹CONVERGE軟件無網格思想、功能和技術特點，及其在電機冷卻方面的分析方案，讓用戶快速了解CONVERGE在該應用中如何發揮其網格思想和模型優勢，并使用戶短時間內掌握電機冷卻分析過程和操作方法。 課程大綱： 1. 電機冷卻主題概述 2. CONVERGE軟件簡介及在電機冷卻分析方案及優勢 3. 某強制風冷電機分析案例演示
￥99 1小時36分鐘 209播放
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冷卻分析的實例教程
為了達到較佳的冷卻效率，一般希望冷卻水路中的冷媒形成紊流，而雷諾數(Reynolds number) 的大小為形成紊流的依據(以圓形水路為例，雷諾數到達4000以上則形成完整的紊流)。因此，雷諾數可做為判斷冷卻效率的重要依據。Moldex3D 支持顯示雷諾數在水路中的分布狀況，提供使用者一個判斷冷卻效率的指標。
步驟1：在新項目中匯入一個水路的3D實體網格模型，并輸入分析所需材料、成形及計算參數。
注：此例中為了突顯雷諾數的效應，系故意在成型參數中將兩條水路的設為不同的流率值。
步驟2：在計算參數 (Computation Parameter) 中的冷卻分析 (Cool) 選單中，勾選執行冷卻水路分析 (Cooling channel analysis by)，并選擇進行冷卻水管網絡分析 (Run cooling channel network analysis) 以啟動進階冷卻水路分析。完成后點選確認(OK)。
步驟3：將冷卻分析(cooling)或瞬時分析(transient analysis)加入到分析順序并執行開始分析(Run Now)。
步驟4：在完成冷卻分析后，在冷卻結果選單中點選冷卻水管雷諾數 (Coolant Channel Reynolds Number) 來觀看雷諾數的分布。如下圖所示，流率較高的水路中有較高的雷諾數也代表提供更好的冷卻效率。
冷卻水管雷諾數 冷卻效率 (各別水管)
展開 冷卻分析需要留意的地方
1．
冷卻結構要合理，不合理的冷卻結構分析結果可能不合理；
2．
流動、冷卻工藝設置中材料選擇不統一，如果設置了冷卻工藝條件中的塑料種類后改變了流動工藝條件中的塑料種類，此時冷卻工藝中的塑料種類不能自動改變；
3．
冷卻基準編輯工具條不夠穩定，少用；
4．
壁厚對冷卻分析的影響較大，特別是冷卻時間分布結果，如果發現冷卻時間分布結果不合理，可查看制品壁厚是否也不合理，建議導入圖形生成2DM后用網格管理器對配對厚度進行調整；
5．
如果冷卻分析出現收斂特別慢的情況，可能是網格錯誤造成的，查看冷卻分析日志文件*.clog查看出錯單元，建議手工修復網格；
6．
留意特殊冷卻結構是否和制品相交，如果冷卻系統和制品相交，分析結果在相交部位嚴重不合理。
1．
導入制品圖形時，選擇單位要合理，如果零件本身就很大，選擇米或者英尺就會超出程序中設定的最大范圍，會導致劃分網格死機；
2．
導入制品圖形的時候會進行網格優化，其中包含了修復重疊的功能，但修復重疊的算法還有待于改進。如果某個區域存在重疊，而修復算法多次循環后不能修復，該區域的單元就被刪除，如果發現劃分后的2DM網格中有空洞，就是該原因造成的，此時可用網格管理器手工修復，最好不要自動修復，因為自動修復可能會造成重疊；
3．
展開 當塑件冷卻到頂出階段時，其溫度應低于材料熱變形的溫度 (deflection temperature)，如此才可以避免變形的發生，否則，有可能因為脫模時的外力而發生殘留應力的釋放，或翹曲變形等嚴重的問題。冷卻過程無論是周期平均(cycle-average)方法或是全瞬時冷卻(full transient cool)都非常復雜，使用 Moldex3D 的冷卻分析來模擬這個過程可以幫助了解和解決相關問題。
1. 冷卻功能導覽 (Cool Function Overview)
?Solid模型冷卻分析的基本功能 (Basic Functions for Cool Analysis of Solid Model )
Solid模型冷卻分析的基本功能如下：
-能力: 解決冷卻相關問題，例如：
?冷卻時間(Cooling time)
?溫度(Temperature)
?密度(Density)
?熱通量(Heat flux)
?總散熱量(Heat Load)
?冷卻效率(Cooling efficiency)
?熔融區域(Melting core)
?瞬時模溫行為(Transient mold temperature behavior)
-分析結果(Result analysis): 分析結果可以藉由控制顯示設置工具欄(Display Toolbar)在展示窗口(Display Windows)上查看流域分布圖標，或是顯示XY圖( XY Curve)。
2. 全瞬時冷卻分析 (Fully Transient Cool Analysis)
如前所述，當傳統的冷卻系統不再只有冷卻功能時，周期平均(cycle-average)方法則不再適用。
展開 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 使用FFEM可以在數分鐘之內完成任何復雜模具的冷卻分析，而BEM法則容易出現計算不收斂、計算時間過長(通常需要數小時以上)、計算內存過大…等問題。
Moldex3D/Solid-Cool為真實三維實體模流分析技術，使用High Performance Finite Volume Method(HPFVM)作為數值解法，同時配合3D模型充填分析結果進行計算，針對真實3D模流冷卻分析提供一個高效率的算法。包含塑件、冷卻水管與模座，均為三維實體元素。Moldex3D/Solid-Cool另有Fast-Cool計算模塊可利用近似 Shell 模塊之水管元素，無需產生模座實體元素，此可大幅簡化幾何建模產生網格之負擔并提高求解效率，可適用于快速之水管設計評估驗證。
模具冷卻中用到的組件有許多種，在此介紹幾種基本組件。
模具冷卻系統
?一般水管
一般水管位于模座內部，用于維持模座溫度。
? 軟管
軟管被用于串接一般水管，預設為絕熱。
? 岐管
負責連接模溫機及模具水管，將一根分歧成多根水管，或者集中多根水管成為一根。
隔板與噴泉式水路
?隔板式水路
這種水路組件是在水管孔洞中，放入一個隔板，將圓形的孔洞隔成兩個半圓形水管。隔板式水路通常被用來冷卻塑件中心卻沒有足夠的空間鉆出U形水路。
?噴流式水路
類似隔板式水路，這種水路組件是在鉆出的圓孔中，在孔內再放入一根圓管，流體先流進圓管內，再從環形管流出。噴流式水路通常被用來冷卻塑件中心卻沒有足夠的空間鉆出U形水路。
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冷卻分析的最新內容
在射出成型領域中，冷卻系統至關重要。塑件必須冷卻固化至特定溫度，脫模頂出時才能具備足夠的剛性，以避免塑件因外力產生變形，并可保持尺寸穩定性。此外，冷卻時間占整個成型周期70%-80%的時間，因此良好的冷卻系統可以大幅縮減成型周期、提升產能。
然而對許多大型產品的模具而言，水路數量多且復雜，這導致在分析之前，須耗費大量時間整理模具中各群水路的進出途徑。Moldex3D Studio的冷卻水路回路精靈提供可整理
概述：
風冷式發動機在摩托車和航空飛行器中較為常見。它通過空氣循環的方式將發動機產生的熱量進行散失。金屬散熱片的結構設計增大了發動機的表面積，從而通過對流方式提升了散熱速率。本案例利用模擬技術比較了三種不同設計在散熱效率方面的差異。這有助于加深對瞬態熱分析、邊界條件(瞬態熱分析中的重要因素)以及瞬態熱分析如何幫助我們做出工程決策的理解。
目標：
增強對瞬態熱分析的理解
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
例如本次僅執行充填分析，因此以紅字標示沒有保壓與冷卻分析結果。
? 纖維配向的材料數量減化幅度，材料參數簡化–最低值代表最大幅度的簡化材料，有助于提升分析效率，但過度簡化可能導致材料性質未能完全反應出模流分析的纖維排向。反之，材料參數簡化–無能最充分的考慮纖維配向造成的材料非等向性，但會使材料數目過多，導致計算時間的增加，甚至有可能超過軟件限制的材料數。
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
例如本次僅執行充填分析，因此以紅字標示沒有保壓與冷卻分析結果。
? 纖維配向的材料數量減化幅度，材料參數簡化–最低值代表最大幅度的簡化材料，有助于提升分析效率，但過度簡化可能導致材料性質未能完全反應出模流分析的纖維排向。反之，材料參數簡化–無能最充分的考慮纖維配向造成的材料非等向性，但會使材料數目過多，導致計算時間的增加，甚至有可能超過軟件限制的材料數。
注意：若僅分析瞬時冷卻(Ct)，假設狀態為不分析充填過程中任何的熱效應，周期開始時熔膠馬上充滿模穴后冷卻。
系統會跳出精靈，使用者可以因應不同的情況，透過修改參數來設定 流動/保壓(Flow/Pack)、 冷卻分析(Cool) 、 翹曲變形(Warp) [在此使用默認值]。完成設定后，單擊確認來完成此次的設定。
完成以上的步驟后，接著要提交此次設定的組別來進行分析。
此外，Moldex3D射出壓縮成型模塊具有與傳統射出成型相似的便利精靈功能，協助用戶設定壓縮制程的參數進行計算，并提供充填、冷卻及翹曲分析的分析結果。
射出壓縮成型模塊的限制
Moldex3D射出壓縮成型模塊只支持solid網格模型，且壓縮區域的網格在Moldex3D Mesh中須設定為射出壓縮面。
雙料共射成型制程中兩股熔膠（藍、黃）同時在模穴內流動
Moldex3D雙料共射成型模塊功能導覽
Moldex3D雙料共射成型模塊（BiIM）能仿真三維雙料共射成型制程，具有類似傳統射出成型模塊簡便的精靈功能，以協助用戶設定雙料共射成型的制程參數，并產生充填／保壓、冷卻及翹曲的分析結果。
注意：Moldex3D雙料共射成型模塊只支持Solid網格模型。
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