多孔板
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
多孔板的實例教程
本案例介紹在ABAQUS內(nèi)基于Voronoi泰森多邊形算法建立多孔結(jié)構(gòu)板模型，并對多孔板進行簡單的受壓力學模擬。
多孔結(jié)構(gòu)板模型是通過CAD Voronoi V2.5版本插件參數(shù)化繪制圖形后建立，在建模中僅需要用到下圖中的綠色圖形內(nèi)容。
如下圖所示，清理掉不需要的圖層內(nèi)容后，在AutoCAD內(nèi)建立多孔板的二維面域模型。
可在CAD內(nèi)通過拉伸的方式將模型拉伸為三維多孔板，將生成的多孔板模型導出為iges格式文件。
將多孔板模型以部件的形式導入到ABAQUS內(nèi)。
指定材料建立裝配并施加載荷，這里對多孔板的一側(cè)設置固定約束，另一側(cè)指定位移，模擬多孔板的受壓狀態(tài)。
進行網(wǎng)格劃分，單元尺寸建議小于插件內(nèi)設置的孔壁厚參數(shù)，以保證良好的網(wǎng)格質(zhì)量。
提交作業(yè)并分析模擬結(jié)果，可研究為減輕重量而設計的多孔板在壓力作用下其受壓強度，進而進行后續(xù)的局部補強及孔隙優(yōu)化設計。
展開 FloEFD熱仿真分析之模型簡化（六）-多孔板
CAE白堤
多孔板
針對一些機箱、主機、家電等產(chǎn)品，出于散熱方面的考慮，會在殼體上增加一些通風孔。在氣流通過多孔板時會產(chǎn)生一定的壓力損失，由此在打孔板的前后會形成一定的靜壓差。
多孔板的簡化
由于多孔板上空的數(shù)量和尺寸的原因，如果對其進行網(wǎng)格劃分，并計算器兩側(cè)所形成的靜壓差，需要的計算資源較大。為了加快整個系統(tǒng)的仿真效率，采用簡化模型，再設置開孔率、孔的形式或阻力系數(shù)等參數(shù)。
多孔板往往安裝在入口或出口模型開口或風扇處，所以軟件默認只能應用到已有指定邊界條件的模型面上。
多孔板自定義：
孔形狀：
圓形：需要指定孔直徑；
矩形：需要指定孔的寬度和高度；
正多邊形：需要指定孔的側(cè)面和頂點數(shù)；
復雜：需要指定損失系數(shù)；
規(guī)格形狀的孔軟件會根據(jù)覆蓋情況和開孔自動計算損失系數(shù)；復雜幾何結(jié)構(gòu)多孔板的流動阻力需要指定；
覆蓋：
開孔率：直接指定孔所覆蓋的板面積比重；
間距：用于指定兩個相互垂直方向上的兩個相鄰孔之間的距離，軟件自動計算開孔率；
棋盤格距離：用于指定按棋盤格圖案排列的兩個相鄰孔之間的距離，軟件自動計算開孔率；
注：開孔率必須大于 0。此外，對于矩形和正多邊形孔，它不能超過 1；對于圓形孔，不能超過 0.9069；
孔的形狀和大小用于計算有效液壓直徑，并進而計算雷諾數(shù)，后者又（與開孔率一起）用于計算板對流動產(chǎn)生的阻力；
文章作者：白堤，碩士，有限元設計圈主編，就職于國內(nèi)某知名企業(yè)，主要從事熱設計仿真工作。大佬們都還在努力，更何況自己還只是個學習者。希望通過微信公眾號拋磚引玉，結(jié)交更多志同道合的朋友。仿真之路漫漫其修遠矣，我將上下而求索。
展開 多孔結(jié)構(gòu)板在減輕結(jié)構(gòu)重量、滿足吸聲功能等環(huán)境下應用廣泛，本案例采用ANSYS Workbench對曲線邊界孔洞的隨機多孔板進行軸心受拉力學分析。
隨機微穿孔板可采用CAD Voronoi插件構(gòu)建，三維模型構(gòu)建如下。
CAD Voronoi插件采用參數(shù)化建模方式，根據(jù)設定參數(shù)隨機生成模型草圖，如對草圖生成不滿意可重新生成一份，或在原圖基礎上進行手動微調(diào)。
隨機多孔板的建模參數(shù)如下，CAD內(nèi)通過實體-拉伸生成板的厚度為10 mm，建模完成后將多孔板導出為.sat格式備用。
關于CAD Voronoi插件使用功能的詳細介紹可查看：
CAD Voronoi V2
https://mp.weixin.qq.com/s/QIt4yoXjb52k7CFuQbCvKA
打開ANSYS Workbench，將多孔板模型導入，模型采用默認材料，然后對模型進行網(wǎng)格劃分，單元近似尺寸為0.5 mm。
對模型指定邊界條件及外荷載，將左側(cè)邊界設定為固定支撐，右側(cè)邊界設置大小為1 N的力。
提交求解并查看結(jié)果。
ANSYS多孔結(jié)構(gòu)板等效應力分析結(jié)果可看出，CAD Voronoi插件建立的曲邊多孔結(jié)構(gòu)板，可有效避免孔洞處的應力集中現(xiàn)象，在滿足結(jié)構(gòu)功能的前提下對于提高結(jié)構(gòu)承載力及使用壽命，防止疲勞破壞等方面有借鑒意義。
展開 摘要
最近，美國西北大學Muzhou Wang教授團隊通過使用普通實驗室離心機、多孔板和微粒開發(fā)高通量比色粘附篩選方法來解決這個問題。該技術(shù)使用離心作用對多孔板中的單個制劑施加均勻的機械分離力。該團隊還開發(fā)了一種高通量樣品沉積方法，可在每個孔中制備厚度均勻的薄膜，從而最大限度地減少孔與孔之間的差異。在與眾所周知的探針粘性附著力測試建立良好的一致性后，該團隊通過在具有兩種不同配方的多孔板上以易于辨別的模式進行測試來證明該方法的一致性。吞吐量僅受板中孔數(shù)的限制，很容易達到 103 個樣品/運行。憑借其簡單、低成本和大動態(tài)范圍，這種高通量方法有可能改變粘合劑材料表征的格局。相關論文以題為High-Throughput Screening Test for Adhesion in Soft Materials Using Centrifugation發(fā)表在《ACS Central Science》上。
主圖
圖 1. 離心粘附測試程序示意圖。在多孔板中澆注膠膜后，有色或熒光顆粒均勻分布在每個孔中；然后，將板離心，使顆粒朝外，使顆粒從粘附性較弱的薄膜上分離。箭頭表示離心加速度方向（最大4700g）。
圖 2. 粘性聚合物薄膜的3D光學輪廓測量法(A)在重力下和(B)在離心下干燥。在離心作用下干燥的薄膜顯示出比在重力作用下顯著更光滑的表面。在測量之前特意制造凹槽以獲得膜的厚度（20μm）。凹槽內(nèi)的基板劃痕導致最大測量深度高于薄膜厚度。
圖 3. (A) 由于離心機轉(zhuǎn)子的幾何形狀而導致的偏移效應示意圖，如果聚合物直接澆鑄在多孔板底部，則會導致薄膜傾斜。(B) 原位 UV 固化程序的示意圖，由選定的井顯示（在 A 部分中框出）。(C) 所選孔中底層的3D光學輪廓儀圖像（從中心開始的第 4 個孔）。
圖 4.
展開 當我們的研究對象是整個機箱系統(tǒng)時，研究就更偏向宏觀角度，此時芯片就可以一個凸臺模型進行替代；對于一些通氣孔也可以用多孔板功能來進行代替，這樣一來就可以在保證模型工況與實際接近的情況下提高計算效率。也就得到以下模型。
這樣就可以進入到分析界面，首先通過向?qū)гO置最基本的單位、分析類型（包含內(nèi)流場，固體內(nèi)熱傳導、重力）、以及流體介質(zhì)、固體材料、與外界的熱交換系數(shù)、初始溫度。
創(chuàng)建內(nèi)部元件固體材料，在散熱器這塊選擇到銅
其他材料如上操作進行賦予
對于PCB板還可以進行以下設置，選擇到印刷電路板，鼠標右鍵點擊插入印刷電路板，以底部電路板為例，選擇目標給到電路板，然后點擊創(chuàng)建編輯選項
進入選項后就可以單獨編輯PCB板的材料參數(shù)包含每個導電層的覆蓋率
設置多孔板以及出口的環(huán)境壓力
在完成多孔板的設置之后，在風扇這一欄右鍵點擊插入風扇選項，選擇外部出口風扇，選擇相關面，風扇類型選擇預定義-軸流風扇-Papst 412
針對CPU的導熱設置，這里需要通過雙熱阻組件進行設置，右鍵插入雙熱阻組件，選擇CPU模型，模型上表面，在組件這里預定義-PBGAFC_35x35mm，熱功耗輸入12W
其他芯片設置如下
熱導管的設置操作也與上面類似，這里我們直接上截圖
完成以上設置后，為了保證計算收斂以及結(jié)果的查看在目標這邊設置，運行過后我們來看看分析結(jié)果
查看溫度以及流向
表面溫度
出風口參數(shù)
展開 
多孔板的相關專題、標簽、搜索
多孔板的最新內(nèi)容
計算參數(shù)及邊界
計算參數(shù)如下圖，進口采用速度進口，將煙氣量換算成進口速度為19.4m/s，出口采用壓力出口（pressure-outlet），出口壓力設定為0Pa，氣體分布板采用多孔跳躍邊界（porous-jump），并根據(jù)實際開孔率計算系數(shù)，近壁面處采用無滑移邊界條件。
進口煙氣參數(shù)
結(jié)果及分析
管道無導流
在管道無導流的情況下，電除塵器的模擬運行情況如下：
均流裝置：增設多孔板或格柵，使斷面速度偏差≤20%。
（3）氣流速度（u）：上限：防止已沉降顆粒再飛揚（通常 umax≤1m/s），下限：避免設備體積過大（經(jīng)濟性權(quán)衡）。
分布板采用多孔跳躍面，其開孔率由上到下分別為38.7%，43%和54.5%。極板簡化為無厚度的wall面。
三、模擬結(jié)果
在進氣煙道及分布板前端添加導流后，經(jīng)模擬，本電除塵器內(nèi)煙氣流動狀態(tài)如下所示：
將多孔板模型以部件的形式導入到ABAQUS內(nèi)。
指定材料建立裝配并施加載荷，這里對多孔板的一側(cè)設置固定約束，另一側(cè)指定位移，模擬多孔板的受壓狀態(tài)。
快速建模</p><p><br></p><p class="ql-align-justify">伏圖-電子散熱模塊提供大量電子設備專用零部件的參數(shù)化建模宏，可快速準確地完成各種冷卻場景的建模，包括基礎幾何形體（如立方體、平面、圓柱等）、常見電子器件（如機箱、多孔板、電路板等）的參數(shù)化模型，常見的制冷元件（如散熱器、風扇、半導體制冷器等），還支持用戶直接在幾何模型上添加物理屬性，包括流動邊界和熱邊界等。
</li><li class="ql-align-justify">常見電子器件：提供機箱、多孔板、電路板、芯片、散熱器、風扇、半導體制冷器、裸晶等電子設備內(nèi)常見元器件的參數(shù)化模型，可基于器件的流動傳熱特性進行物理化簡。</li><li class="ql-align-justify">物理條件設置：支持用戶直接在幾何模型上添加物理屬性，包括流動邊界和熱邊界等，實現(xiàn)復雜設備中的流動傳熱分析。
當我們的研究對象是整個機箱系統(tǒng)時，研究就更偏向宏觀角度，此時芯片就可以一個凸臺模型進行替代；對于一些通氣孔也可以用多孔板功能來進行代替，這樣一來就可以在保證模型工況與實際接近的情況下提高計算效率。也就得到以下模型。
Thiele-Small模型可以在Actran中輕松創(chuàng)建，并且它們的集成允許工程師利用其他類型的建模，例如多孔材料，穿孔板等。
圖1 驗證和模擬揚聲器的過程
PART01
建立模型（以及振動）
對于簡單的模型，富士康的工程師首先建立了一個2D實體模型，與Thiele-Small模型進行比較，然后用這個模型創(chuàng)建一個3D參考模型。
隨機多孔板的建模參數(shù)如下，CAD內(nèi)通過實體-拉伸生成板的厚度為10 mm，建模完成后將多孔板導出為.sat格式備用。
具有深亞波長厚度至特征尺寸k＝223的超表面由多孔板和螺旋共面氣室組成。基于完全耦合的聲學熱力學方程和理論阻抗分析的模擬被用于揭示基礎物理和聲學性能，顯示出極好的一致性。
圖1.傳統(tǒng)微穿孔板與聲學超表面的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2.論文中阻抗分析和數(shù)值模擬的吸聲系數(shù)曲線
數(shù)值模擬：
在comsol中利用熱黏性聲學接口對聲學超材料的聲學特性進行仿真分析。
