熱仿真分析的案例
工業(yè)蛇管流動(dòng)換熱仿真分析APP
工業(yè)蛇管流動(dòng)換熱仿真APP封裝了換熱運(yùn)行參數(shù)、蛇管形位參數(shù)、材料物性、網(wǎng)格控制與計(jì)算控制參數(shù)，可快速計(jì)算蛇管尺寸、蛇管形狀、布局位置、管材特性、介質(zhì)特性及運(yùn)行工況等改變的情況下對(duì)工業(yè)容器蛇管散熱設(shè)備溫度及冷卻通道流場(chǎng)的影響。工業(yè)蛇管流動(dòng)換熱仿真分析APP可查看流場(chǎng)溫度、流場(chǎng)速度及管壁溫度分布等工程中所需的計(jì)算結(jié)果。
近年來(lái)，隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，工業(yè)容器蛇管散熱設(shè)備的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，但是如何設(shè)計(jì)一個(gè)高效的蛇管散熱設(shè)備卻是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，工業(yè)蛇管流動(dòng)換熱仿真分析APP應(yīng)運(yùn)而生。
工業(yè)蛇管流動(dòng)換熱仿真分析APP封裝了換熱運(yùn)行參數(shù)、蛇管形位參數(shù)、材料物性、網(wǎng)格控制與計(jì)算控制參數(shù)，可以快速計(jì)算蛇管尺寸、蛇管形狀、布局位置、管材特性、介質(zhì)特性及運(yùn)行工況等改變的情況下對(duì)工業(yè)容器蛇管散熱設(shè)備溫度及冷卻通道流場(chǎng)的影響。同時(shí)，該APP還可以查看流場(chǎng)溫度、流場(chǎng)速度及管壁溫度分布等工程中所需的計(jì)算結(jié)果。
通過(guò)使用工業(yè)蛇管流動(dòng)換熱仿真分析APP，可以快速地得到蛇管尺寸、蛇管形狀、布局位置、管材特性、介質(zhì)特性及運(yùn)行工況等改變的情況下對(duì)工業(yè)容器蛇管散熱設(shè)備溫度及冷卻通道流場(chǎng)的影響。這不僅可以提高蛇管散熱設(shè)備的效率，還可以節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間和成本。
需要注意的是，工業(yè)蛇管流動(dòng)換熱仿真分析APP只是一個(gè)輔助工具，設(shè)計(jì)師們需要根據(jù)具體情況進(jìn)行修改和優(yōu)化。同時(shí)，在使用APP的時(shí)候，也需要注意對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和合理性進(jìn)行評(píng)估，以免出現(xiàn)錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)方案。
總之，工業(yè)蛇管流動(dòng)換熱仿真分析APP的出現(xiàn)，為工業(yè)容器蛇管散熱設(shè)備的設(shè)計(jì)提供了更加科學(xué)、高效、可靠的解決方案，也為工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展注入了新的動(dòng)力。
展開(kāi) 高功率密度電機(jī)的熱仿真分析
電機(jī)是由定轉(zhuǎn)子、機(jī)殼、端蓋等組成的復(fù)雜機(jī)械裝配體，考慮到機(jī)械尺寸較小的零部件對(duì)電機(jī)溫度影響較小，在進(jìn)行熱仿真分析時(shí)對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化與忽略，以提高仿真分析的效率。本仿真對(duì)電機(jī)仿真模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理：忽略螺釘、墊片等零件；忽略倒角、退刀槽等；忽略輻射的影響；對(duì)定子繞組與沖片進(jìn)行了等效處理，將其等效為均質(zhì)材料。
通過(guò)電機(jī)電磁計(jì)算，該型號(hào)高空飛行器驅(qū)動(dòng)電機(jī)在額定功率運(yùn)行時(shí)發(fā)熱量為1 600 W，為簡(jiǎn)化模型，本仿真直接將定子齒設(shè)定為發(fā)熱源，并定義發(fā)熱量為1 600 W，對(duì)電機(jī)進(jìn)行熱仿真分析。
2 三維熱場(chǎng)仿真
針對(duì)高空環(huán)境下電機(jī)周圍實(shí)際的氣壓、溫度、風(fēng)速等環(huán)境因素，項(xiàng)目組聯(lián)合北京航空航天大學(xué)特種電機(jī)研究中心進(jìn)行電機(jī)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的仿真分析，根據(jù)對(duì)方給出數(shù)據(jù)，項(xiàng)目組選擇6組相對(duì)有代表性的環(huán)境因素對(duì)該電機(jī)進(jìn)行熱分析計(jì)算，6種環(huán)境工況如表1所示。
表1 電機(jī)熱仿真六種工況
通過(guò)軟件對(duì)電機(jī)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化、分解等系列處理，著重分析電機(jī)定子鐵心、前端蓋、以及后端蓋溫度，得出計(jì)算結(jié)果如下。
1)電機(jī)在地面運(yùn)行時(shí)的分析結(jié)果
對(duì)不帶散熱器的電機(jī)與帶散熱器的電機(jī)2種情況進(jìn)行熱仿真分析。對(duì)幾組不同散熱筋尺寸的電機(jī)進(jìn)行仿真，結(jié)合電機(jī)質(zhì)量與體積的要求，確定散熱筋的尺寸結(jié)構(gòu)。
(a) 不帶散熱器的電機(jī)仿真結(jié)果
不帶散熱器的電機(jī)仿真結(jié)果如圖2所示。
圖2 不帶散熱器的電機(jī)溫度分布曲線與云圖
(b) 帶散熱器的電機(jī)仿真結(jié)果
由圖2熱仿真結(jié)果可以看出，不帶散熱器的電機(jī)散熱效果差，定子溫度達(dá)到了200 ℃以上。電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)磁鋼、漆包線、絕緣材料等均按最高運(yùn)行在150 ℃設(shè)計(jì)，該電機(jī)無(wú)法滿足散熱要求，因此需要通過(guò)熱仿真設(shè)計(jì)一款合理的散熱器。
展開(kāi) 高功率密度電機(jī)的熱仿真分析
電機(jī)是由定轉(zhuǎn)子、機(jī)殼、端蓋等組成的復(fù)雜機(jī)械裝配體，考慮到機(jī)械尺寸較小的零部件對(duì)電機(jī)溫度影響較小，在進(jìn)行熱仿真分析時(shí)對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化與忽略，以提高仿真分析的效率。本仿真對(duì)電機(jī)仿真模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理：忽略螺釘、墊片等零件；忽略倒角、退刀槽等；忽略輻射的影響；對(duì)定子繞組與沖片進(jìn)行了等效處理，將其等效為均質(zhì)材料。
通過(guò)電機(jī)電磁計(jì)算，該型號(hào)高空飛行器驅(qū)動(dòng)電機(jī)在額定功率運(yùn)行時(shí)發(fā)熱量為1 600 W，為簡(jiǎn)化模型，本仿真直接將定子齒設(shè)定為發(fā)熱源，并定義發(fā)熱量為1 600 W，對(duì)電機(jī)進(jìn)行熱仿真分析。
2 三維熱場(chǎng)仿真
針對(duì)高空環(huán)境下電機(jī)周圍實(shí)際的氣壓、溫度、風(fēng)速等環(huán)境因素，項(xiàng)目組聯(lián)合北京航空航天大學(xué)特種電機(jī)研究中心進(jìn)行電機(jī)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的仿真分析，根據(jù)對(duì)方給出數(shù)據(jù)，項(xiàng)目組選擇6組相對(duì)有代表性的環(huán)境因素對(duì)該電機(jī)進(jìn)行熱分析計(jì)算，6種環(huán)境工況如表1所示。
表1 電機(jī)熱仿真六種工況
通過(guò)軟件對(duì)電機(jī)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化、分解等系列處理，著重分析電機(jī)定子鐵心、前端蓋、以及后端蓋溫度，得出計(jì)算結(jié)果如下。
1)電機(jī)在地面運(yùn)行時(shí)的分析結(jié)果
對(duì)不帶散熱器的電機(jī)與帶散熱器的電機(jī)2種情況進(jìn)行熱仿真分析。對(duì)幾組不同散熱筋尺寸的電機(jī)進(jìn)行仿真，結(jié)合電機(jī)質(zhì)量與體積的要求，確定散熱筋的尺寸結(jié)構(gòu)。
(a) 不帶散熱器的電機(jī)仿真結(jié)果
不帶散熱器的電機(jī)仿真結(jié)果如圖2所示。
圖2 不帶散熱器的電機(jī)溫度分布曲線與云圖
(b) 帶散熱器的電機(jī)仿真結(jié)果
由圖2熱仿真結(jié)果可以看出，不帶散熱器的電機(jī)散熱效果差，定子溫度達(dá)到了200 ℃以上。電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)磁鋼、漆包線、絕緣材料等均按最高運(yùn)行在150 ℃設(shè)計(jì)，該電機(jī)無(wú)法滿足散熱要求，因此需要通過(guò)熱仿真設(shè)計(jì)一款合理的散熱器。
展開(kāi) 高功率密度電機(jī)的熱仿真分析
電機(jī)是由定轉(zhuǎn)子、機(jī)殼、端蓋等組成的復(fù)雜機(jī)械裝配體，考慮到機(jī)械尺寸較小的零部件對(duì)電機(jī)溫度影響較小，在進(jìn)行熱仿真分析時(shí)對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化與忽略，以提高仿真分析的效率。本仿真對(duì)電機(jī)仿真模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理：忽略螺釘、墊片等零件；忽略倒角、退刀槽等；忽略輻射的影響；對(duì)定子繞組與沖片進(jìn)行了等效處理，將其等效為均質(zhì)材料。
通過(guò)電機(jī)電磁計(jì)算，該型號(hào)高空飛行器驅(qū)動(dòng)電機(jī)在額定功率運(yùn)行時(shí)發(fā)熱量為1 600 W，為簡(jiǎn)化模型，本仿真直接將定子齒設(shè)定為發(fā)熱源，并定義發(fā)熱量為1 600 W，對(duì)電機(jī)進(jìn)行熱仿真分析。
2 三維熱場(chǎng)仿真
針對(duì)高空環(huán)境下電機(jī)周圍實(shí)際的氣壓、溫度、風(fēng)速等環(huán)境因素，項(xiàng)目組聯(lián)合北京航空航天大學(xué)特種電機(jī)研究中心進(jìn)行電機(jī)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的仿真分析，根據(jù)對(duì)方給出數(shù)據(jù)，項(xiàng)目組選擇6組相對(duì)有代表性的環(huán)境因素對(duì)該電機(jī)進(jìn)行熱分析計(jì)算，6種環(huán)境工況如表1所示。
表1 電機(jī)熱仿真六種工況
通過(guò)軟件對(duì)電機(jī)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化、分解等系列處理，著重分析電機(jī)定子鐵心、前端蓋、以及后端蓋溫度，得出計(jì)算結(jié)果如下。
1)電機(jī)在地面運(yùn)行時(shí)的分析結(jié)果
對(duì)不帶散熱器的電機(jī)與帶散熱器的電機(jī)2種情況進(jìn)行熱仿真分析。對(duì)幾組不同散熱筋尺寸的電機(jī)進(jìn)行仿真，結(jié)合電機(jī)質(zhì)量與體積的要求，確定散熱筋的尺寸結(jié)構(gòu)。
(a) 不帶散熱器的電機(jī)仿真結(jié)果
不帶散熱器的電機(jī)仿真結(jié)果如圖2所示。
圖2 不帶散熱器的電機(jī)溫度分布曲線與云圖
(b) 帶散熱器的電機(jī)仿真結(jié)果
由圖2熱仿真結(jié)果可以看出，不帶散熱器的電機(jī)散熱效果差，定子溫度達(dá)到了200 ℃以上。電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)磁鋼、漆包線、絕緣材料等均按最高運(yùn)行在150 ℃設(shè)計(jì)，該電機(jī)無(wú)法滿足散熱要求，因此需要通過(guò)熱仿真設(shè)計(jì)一款合理的散熱器。
展開(kāi) 
基于Icepak的固體繼電器熱仿真研究
摘 要：本文結(jié)合固體繼電器結(jié)構(gòu)，采用ANSYS Icepak熱仿真分析方法進(jìn)行熱仿真分析，得出固體繼電器不同環(huán)境溫度下表面和全部元器件的熱量分布云圖，以及溫升曲線，再通過(guò)熱耦法和熱成像技術(shù)測(cè)試固體繼電器實(shí)際的溫升，將實(shí)際測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證軟件熱仿真結(jié)果的精度，熱仿真的精度滿足設(shè)計(jì)和應(yīng)用需求。
關(guān)鍵詞：固體繼電器;熱仿真;電子散熱;熱成像技術(shù);
1 引言
固體繼電器是一種采用半導(dǎo)體芯片、分立器件封裝而成的繼電器，相比傳統(tǒng)電磁繼電器具有抗振動(dòng)、沖擊，可靠性高、壽命時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，地面、船舶、車載和機(jī)載設(shè)備。固體繼電器目前正朝小體積、高功率密度的趨勢(shì)發(fā)展。固體繼電器的熱設(shè)計(jì)、熱分析關(guān)系著產(chǎn)品的成敗。傳統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式僅對(duì)功率器件進(jìn)行散熱計(jì)算，固體繼電器內(nèi)部的其他器件無(wú)準(zhǔn)確的散熱模型，未進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致產(chǎn)品實(shí)際溫升過(guò)高，與理論計(jì)算相差過(guò)大，使經(jīng)驗(yàn)計(jì)算的準(zhǔn)確度大大降低。另一種傳統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)是先裝配功能樣機(jī)進(jìn)行溫升測(cè)試、驗(yàn)證，再進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，這種方法需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，不能滿足目前高效項(xiàng)目的研制需求。ANSYS Icepak是一款可進(jìn)行實(shí)際工程應(yīng)用的專業(yè)電子設(shè)備熱仿真分析軟件，使用Icepak進(jìn)行熱仿真分析，可以縮短研制周期，減少成本[4],降低產(chǎn)品因?yàn)?em>熱設(shè)計(jì)不當(dāng)和熱失效的概率，提升產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，讓產(chǎn)品快速上市，為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。Icepak熱仿真分析軟件可以進(jìn)行環(huán)境級(jí)、板級(jí)和元器件級(jí)的熱分析。廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航空航天、通訊、電器等領(lǐng)域。通過(guò)學(xué)習(xí)ANSYS Icepak軟件熱仿真分析技術(shù)[4]。對(duì)某型號(hào)大功率固體繼電器(以下簡(jiǎn)稱：產(chǎn)品)進(jìn)行熱仿真分析，分析后可得出的產(chǎn)品所有元器件的溫度以及熱量分布情況，在研制初期對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，降低產(chǎn)品溫升，縮短研制周期。
展開(kāi) 動(dòng)力電池熱管理仿真分析教程
二、課程設(shè)置
新能源汽車PACK熱流場(chǎng)仿真分析進(jìn)階16講
序號(hào)
講課主題
第一部分
新能源動(dòng)力電池熱仿真理論知識(shí)學(xué)習(xí)
1
新能源汽車電池PACK熱仿真分析概述及課程安排
2
動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)概述
3
傳熱及流體相關(guān)理論知識(shí)
4
熱阻和接觸熱阻的概述
第二部分
基于ANSYS-SCDM軟件3D數(shù)模前處理
5
SCDM核心功能介紹及參數(shù)化建模功能介紹和演示
6
SCDM修復(fù)和簡(jiǎn)化幾何的相關(guān)功能介紹和演示
7
使用SCDM進(jìn)行CFD仿真前處理的功能概述
8
液冷系統(tǒng)流場(chǎng)3D數(shù)模前處理算例演示
9
新能源汽車PACK-3D數(shù)模前處理算例演示
第三部分
新能源汽車動(dòng)力電池液冷系統(tǒng)流場(chǎng)仿真及熱仿真分析
10
STAR-CCM+仿真流場(chǎng)介紹
11
基于VOF模型仿真液冷系統(tǒng)注水案例分析
12
液冷系統(tǒng)流場(chǎng)（壓降、流量均勻性評(píng)估）仿真案列分析
13
新能源汽車PACK低溫加熱仿真分析和結(jié)果評(píng)價(jià)
14
新能源汽車PACK常溫1C放電仿真分析和結(jié)果評(píng)價(jià)
15
新能源汽車PACK高溫1C放電仿真分析和結(jié)果評(píng)價(jià)
16
新能源汽車動(dòng)力電池仿真技巧介紹
三、你將獲得
1. 學(xué)員可以掌握ANSYS-SCDM和STAR-CCM++在動(dòng)力電芯仿真分析的工作流程、注意事項(xiàng)及必備技能：ANSYS-SCDM在動(dòng)力電池仿真前處理基本操作和方法；掌握基于Star-ccm+在動(dòng)力電池CFD仿真分析中設(shè)置方法和仿真技巧；
2.
展開(kāi) 聯(lián)合仿真實(shí)現(xiàn)芯片熱仿真分析流程迭代優(yōu)化應(yīng)用
四
優(yōu)化算法應(yīng)用
應(yīng)用安世亞太自主開(kāi)發(fā)的Hysim聯(lián)合仿真分析平臺(tái)，通過(guò)封裝集成優(yōu)化算法，對(duì)芯片熱仿真分析流程進(jìn)行迭代優(yōu)化，最終找到最佳PCB設(shè)計(jì)。
智能算法應(yīng)用介紹
利用智能化算法可以協(xié)助設(shè)計(jì)工程師快速、智能的尋找出最優(yōu)設(shè)計(jì)點(diǎn)，深度剖析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)算法、代理模型算法、優(yōu)化算法等算法的原理，并深入探討各類智能算法在產(chǎn)品敏感性分析、置信度評(píng)估、模型修正、迭代優(yōu)化等方面的應(yīng)用。智能算法已在航空、航天、船舶、電子、核能等領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用。
智能優(yōu)化技術(shù)框架及應(yīng)用案例
基于PERA SIM的泵蓋熱結(jié)構(gòu)耦合仿真分析
摘要：本文基于PERA SIM Mechanical通用結(jié)構(gòu)仿真軟件建立了泵蓋熱結(jié)構(gòu)耦合仿真的過(guò)程，從導(dǎo)入幾何模型開(kāi)始，到劃分四面體網(wǎng)格、賦予模型不同的材料參數(shù)、施加邊界條件和載荷過(guò)程，以及分析求解設(shè)置，最終得到泵蓋熱變形與熱應(yīng)力的分析結(jié)果，對(duì)泵蓋的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)建議。
關(guān)鍵詞：泵蓋；熱結(jié)構(gòu)耦合；熱變形；熱應(yīng)力
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1.引言
通過(guò)熱結(jié)構(gòu)耦合仿真分析，可以深入理解泵蓋在高溫環(huán)境下由于熱膨脹和收縮而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。這些熱應(yīng)力可能導(dǎo)致泵蓋結(jié)構(gòu)變形、疲勞甚至失效。同時(shí)預(yù)測(cè)泵蓋結(jié)構(gòu)熱變形，對(duì)于確保泵蓋與其他部件的配合精度和密封性能至關(guān)重要。此外，根據(jù)仿真分析的結(jié)果，可以對(duì)泵蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，例如增加筋板、改變壁厚或材料配置等，以提高其抗熱應(yīng)力和抗變形能力。
本文基于PERA SIM Mechanical仿真分析軟件建立了泵蓋熱結(jié)構(gòu)耦合仿真的過(guò)程，從導(dǎo)入幾何模型開(kāi)始，到劃分四面體網(wǎng)格、賦予泵蓋材料參數(shù)、施加溫度和靜力載荷與邊界條件，以及設(shè)置熱結(jié)構(gòu)耦合仿真分析參數(shù)，最終得到泵蓋熱變形與熱應(yīng)力分析結(jié)果。分析得到的熱變形結(jié)果和熱應(yīng)力結(jié)果，對(duì)泵蓋的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、壽命評(píng)估、密封性能都具有一定的指導(dǎo)意義。
2.問(wèn)題描述
本文研究對(duì)象為泵蓋，主要用于工程機(jī)械中需要密閉的箱體結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)傳遞載荷、提供支撐以及保護(hù)箱體內(nèi)部零部件的作用。在使用過(guò)程中，利用密封圈和螺栓進(jìn)行密封和連接裝配。
3.計(jì)算結(jié)果分析
3.1 模型建立及簡(jiǎn)化
泵蓋幾何模型文件格式為x_t，直接導(dǎo)入PERA SIM Mechanical中。
展開(kāi) 電機(jī)殼體冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及熱仿真分析
電機(jī)散熱邊界條件為：冷卻介質(zhì)流量8L/min，電機(jī)入水口水溫70℃，電機(jī)初始溫度和環(huán)境溫度均為70℃，外部對(duì)流換熱系數(shù)為8W/(m2·K)。在此條件下，對(duì)額定工況點(diǎn)26.7kW@10000RPM@26N.m和峰值工況點(diǎn)55kW@3600RPM@147N.m@30S的電機(jī)散熱情況進(jìn)行熱仿真分析。
額定工況下熱仿真分析
在額定工況點(diǎn)26.7kW@10000RPM@26N.m下，對(duì)永磁同步電機(jī)裸銅線、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯和機(jī)殼四個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的溫度場(chǎng)進(jìn)行分析，其結(jié)果如圖3所示。分析發(fā)現(xiàn)，電機(jī)裸銅線、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯和機(jī)殼四個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部分中，電機(jī)裸銅線溫度最高，其最高溫度為138.2℃，所處位置為電機(jī)繞組端部。
展開(kāi) Flotherm在電池模組熱仿真分析中的應(yīng)用實(shí)例
Flotherm在電池模組熱仿真分析中的應(yīng)用實(shí)例
前 言：
電池模組是由多個(gè)電芯在綜合考慮電池本體機(jī)械特性、熱特性和安全特性，通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)而成的模組化結(jié)構(gòu)，其中最廣泛的一個(gè)應(yīng)用就是新能源動(dòng)力電池包。影響電池模組的一個(gè)最大因素就是溫度，化學(xué)電池只有在一定溫度范圍內(nèi)工作，才能保證其性能和壽命，而電池模組在充、放電的時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生熱量，從而影響被供電部件的正常工作。因此，針對(duì)電池組的熱仿真分析是其優(yōu)化設(shè)計(jì)的重中之重。我司通過(guò)業(yè)界認(rèn)可度最高的熱設(shè)計(jì)軟件Flotherm對(duì)電池模組進(jìn)行熱仿真分析，為客戶的產(chǎn)品保駕護(hù)航！
分析采用的假設(shè)：
進(jìn)風(fēng)口為兩個(gè)AD1212HB-F91GP(FCU)風(fēng)扇，出風(fēng)品為兩個(gè)AD0912XB-F93DS風(fēng)扇；
AD1212HB-F91GP(FCU)風(fēng)扇最大流量為199.73CFM,最大靜壓為0.625inH2O, AD0912XB-F93DS風(fēng)扇最大流量為135CFM,最大靜壓為0.74inH2O ；
電池模組工組環(huán)境溫度為海平面42度狀況下；
分析采用瞬態(tài)，分析周期為30分鐘，單個(gè)電芯發(fā)熱功率假設(shè)為0.25W；
電池的導(dǎo)熱率假設(shè)為 6.8W/m-K,其他部件根據(jù)材料實(shí)際參數(shù)設(shè)置；
模型中對(duì)于仿真影響較小的部件或特征進(jìn)行了簡(jiǎn)化或省略；
分析軟件采用Flotherm 9.1.
分析模型介紹：
電池模組表面溫度分布云圖 （正向）：
電池模組表面溫度分布云圖 （反向）：
根據(jù)電池模組溫度云圖可以看出，電池表面最高溫度為72.9度，發(fā)生在靠近出風(fēng)口底面處。
展開(kāi) 熱仿真的原理、分析步驟、改善方案及實(shí)例應(yīng)用等講解分析（含130講視頻教程）
此外，熱仿真的應(yīng)用步驟包括建立模型、劃分網(wǎng)格、設(shè)置邊界條件和載荷，然后進(jìn)行仿真計(jì)算，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行后處理，如讀取、分析和可視化等操作。這一過(guò)程可以幫助評(píng)估產(chǎn)品的性能并進(jìn)行優(yōu)化，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、航空航天、電子電器等多個(gè)行業(yè)。?
03熱仿真分析步驟
建模：?
在前處理器（?如ANSYS的PREP7）?中定義單元類型、?單元選項(xiàng)、?實(shí)常數(shù)、?材料性能參數(shù)，?并創(chuàng)建幾何模型和劃分網(wǎng)格。?這包括確定Jobname、?Title、?Unit，?進(jìn)入PREP7前處理定義單元類型和設(shè)定單元選項(xiàng)，?定義單元實(shí)常數(shù)，?定義材料熱性能參數(shù)（?對(duì)于穩(wěn)態(tài)傳熱，?通常只需定義導(dǎo)熱系數(shù)）?，?以及創(chuàng)建幾何模型并劃分網(wǎng)格。?
施加荷載并計(jì)算：?
在求解模塊（?如ANSYS的SOLU）?中進(jìn)行，?包括定義分析類型（?如進(jìn)行穩(wěn)態(tài)傳熱分析時(shí)，?選擇Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis →Steady-state）?，?施加載荷（?如恒定溫度或熱流率）?，?并確定分析選項(xiàng)。?對(duì)于恒定溫度，?作為自由度約束施加于溫度已知的邊界上；?對(duì)于熱流率，?作為節(jié)點(diǎn)集中載荷施加，?主要用于線單元模型中，?代表熱流流入節(jié)點(diǎn)，?即單元獲取熱量。?
求解處理：?
完成建模和施加載荷后，?進(jìn)行求解計(jì)算。?這一步涉及到使用仿真軟件的各種功能，?如向?qū)А?項(xiàng)目樹(shù)、?分析樹(shù)等，?有條不紊地完成仿真分析任務(wù)。?例如，?在FloEFD中，?通過(guò)向?qū)гO(shè)置窗口進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)置，?幫助使用者完成仿真分析。?
結(jié)果分析與優(yōu)化：?
根據(jù)仿真結(jié)果，?對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，?如調(diào)整散熱器散熱片的大小，?以確保溫度符合安全要求。?這一步可能涉及到多次迭代和調(diào)整，?直到達(dá)到理想的仿真結(jié)果。
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元王仿真云案例精選丨基于Flotherm的電池包熱仿真分析
現(xiàn)元王CAE熱仿真實(shí)訓(xùn)營(yíng)火熱招生中，電子電器、電池包等領(lǐng)域熱分析案例實(shí)戰(zhàn)，讓學(xué)員真正掌握熱仿真分析方法，提升CAE應(yīng)用水平，助力產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)！報(bào)名熱線：13632683051（微信同號(hào)）
告別低效CFD分析！FLOEFD：CAD嵌入式熱仿真，讓研發(fā)周期縮短75%
<p><strong>FLOEFD：熱仿真效率新標(biāo)桿</strong></p><p><strong>告別低效CFD分析！FLOEFD：CAD嵌入式熱仿真，讓研發(fā)周期縮短75%</strong></p><p>在工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域，流體流動(dòng)與熱傳導(dǎo)仿真（CFD）是保障產(chǎn)品性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)CFD分析卻常年陷入“低效困境”：CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換耗時(shí)久、網(wǎng)格劃分動(dòng)輒數(shù)天、仿真只能在設(shè)計(jì)后期介入，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題返工成本極高，成為研發(fā)流程中的“拖油瓶”。</p><p>而Simcenter FLOEFD的出現(xiàn)，徹底打破了這一僵局——作為一款完全嵌入CAD環(huán)境的CFD軟件，它將熱仿真分析前置到設(shè)計(jì)早期，為工程師打造了“CAD內(nèi)一站式完成流熱分析”的高效解決方案。</p><p><strong>原生CAD適配，從源頭省時(shí)間</strong></p><p>FLOEFD深度兼容NX、Solid Edge、CATIA、Creo等主流CAD軟件，無(wú)需轉(zhuǎn)換CAD幾何體即可直接開(kāi)展流體流動(dòng)與熱傳導(dǎo)分析。這一特性徹底消除了傳統(tǒng)CFD分析中“數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換”的耗時(shí)環(huán)節(jié)，工程師無(wú)需在CAD與仿真軟件間反復(fù)切換，設(shè)計(jì)與仿真的銜接效率提升數(shù)倍。更重要的是，原生CAD幾何體的直接使用，避免了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中模型失真的問(wèn)題，為仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性筑牢基礎(chǔ)。</p><p><strong>早階仿真介入，研發(fā)周期直降65-75%</strong></p><p>傳統(tǒng)CFD分析往往只能在設(shè)計(jì)定型后開(kāi)展，而FLOEFD支持在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)早期就完成流熱仿真與分析。工程師可基于設(shè)計(jì)初稿快速評(píng)估幾何體、邊界條件修改對(duì)產(chǎn)品性能的影響，提前發(fā)現(xiàn)并解決流熱問(wèn)題，避免后期大規(guī)模返工。數(shù)據(jù)顯示，相比普通CFD方法，F(xiàn)LOEFD可將研發(fā)時(shí)間縮短65-75%，大幅降低研發(fā)成本，加快產(chǎn)品上市節(jié)奏。
展開(kāi) 新能源汽車動(dòng)力電池熱管理熱流體仿真案列分析
圖3 簡(jiǎn)化前模組
圖4 簡(jiǎn)化后模組
對(duì)于流場(chǎng)仿真：在處理幾何模型時(shí)，應(yīng)保留所有管道的內(nèi)徑和液冷板內(nèi)流道尺寸不變，對(duì)管路彎曲、管道變徑、局部彎頭等細(xì)節(jié)特征保留，水管要做到不扭曲，彎角過(guò)度平滑，同時(shí)保證簡(jiǎn)化后接頭裝配良好，對(duì)管路、接頭、冷板的外部可進(jìn)行適度的簡(jiǎn)化以減少網(wǎng)格量。
對(duì)于熱仿真：模型中的線束、掛耳、螺絲螺套、銅排、bms管理部件等對(duì)熱管理系統(tǒng)影響較小，可舍棄；對(duì)于熱管理系統(tǒng)影響較大的零件幾何特征可以適當(dāng)簡(jiǎn)化，如倒角結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)對(duì)齊等。
簡(jiǎn)化完成后，檢查整個(gè)模型是否有干涉和其他問(wèn)題，如有問(wèn)題，可用ANSYS-SCDM軟件對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，如無(wú)問(wèn)題，可利用SCDM對(duì)模型進(jìn)行流體域的抽取。
二、 熱管理設(shè)計(jì)
為了使動(dòng)力電池保持在合理的溫度范圍內(nèi)工作，電池包必須擁有科學(xué)和高效的熱管理系統(tǒng)。主要如下幾項(xiàng)主要功能：
(1)電池溫度的準(zhǔn)確測(cè)量和監(jiān)控；
(2)電池組溫度過(guò)高時(shí)的有效散熱和通風(fēng)；
(3)低溫條件下的快速加熱，使電池組能夠正常工作；
(4)保證電池組溫度場(chǎng)的均勻分布。
電池熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是：在考慮空間布置、設(shè)計(jì)成本、輕量化等條件下，通過(guò)加熱或冷卻控制，保證電池系統(tǒng)工作在相對(duì)適宜的工作溫度，同時(shí)減小單體間溫度，保證一致性。熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如下：
圖5 熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖
三、 仿真分析
鋰電池Pack設(shè)計(jì)中往往會(huì)借助熱流體仿真分析來(lái)輔助工程師完成pack熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，可對(duì)Pack、模組或電池進(jìn)行熱場(chǎng)仿真分析，根據(jù)仿真結(jié)果快速地選擇出冷卻、加熱和保溫方式；在冷卻子系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，可以對(duì)Pack、模組或電池（帶冷卻子系統(tǒng)）進(jìn)行熱場(chǎng)和流場(chǎng)仿真分析，根據(jù)仿真結(jié)果確定冷卻通道設(shè)計(jì)、冷卻介質(zhì)、冷卻入口溫度和流量以及風(fēng)扇或泵的參數(shù)等。
展開(kāi) abaqus橡膠熱仿真：減振橡膠疲勞黏滯生熱的仿真分析-源文件與子程序詳解
得到了生熱率與溫度、載荷頻率和應(yīng)變幅值的函數(shù)關(guān)系式。
利用依黏彈性理論得出的黏滯生熱率與溫度、載荷頻率和應(yīng)變幅值的函數(shù)關(guān)系式，編制了相應(yīng)的計(jì)算程序。建立了減振橡膠疲勞黏滯生熱的有限元分析方法。
通過(guò)將經(jīng)典疲勞模型中用作疲勞壽命預(yù)測(cè)指標(biāo)的最大主應(yīng)變替換為穩(wěn)態(tài)溫升，在冪律模型的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了一種方法來(lái)快速評(píng)估橡膠結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。
08
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源文件與操作步驟（沙漏試樣為例）
8.1分析流程
仿真分析主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)：變形分析、熱源計(jì)算與熱分析。（1）在變形分析環(huán)節(jié)，對(duì)材料和減振元件施加設(shè)定的載荷歷史，采用超彈性本構(gòu)描述橡膠材料的力學(xué)行為，求解每個(gè)加載時(shí)刻有限元模型中各積分點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)；（2）在熱源計(jì)算環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)每一加載時(shí)刻，將變形分析中對(duì)應(yīng)的載荷頻率、應(yīng)變狀態(tài)（動(dòng)態(tài)應(yīng)變幅值）以及熱分析中得到的溫度作為輸入變量，通過(guò)自編的Fortran語(yǔ)言子程序，計(jì)算得到各積分點(diǎn)的黏滯生熱率；（3）依已知的材料參數(shù)和問(wèn)題的熱邊界條件進(jìn)行Abaqus熱分析，得出溫度分布后再將溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)返回到自編子程序，對(duì)黏滯生熱強(qiáng)度和溫度場(chǎng)進(jìn)行迭代計(jì)算，從而得出橡膠材料和減振元件各位置的溫升歷程。
展開(kāi) 熱仿真分析的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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