熱電力耦合分析的案例
電力變壓器的熱流耦合仿真和絕緣紙熱老化分析
Simdroid中耦合仿真獲得的變壓器油流速分布云圖和流線圖
Simdroid耦合仿真得到流體和固體的穩(wěn)態(tài)溫度分布
電力變壓器流熱耦合仿真的結(jié)果在工程實(shí)踐中有兩個(gè)主要用途：一是通過(guò)傳感器獲得變壓器油出口和變壓器外殼等位置的實(shí)際監(jiān)測(cè)溫度，工程師可結(jié)合仿真在正常工況時(shí)實(shí)時(shí)掌握變壓器的運(yùn)行情況，在非正常工況時(shí)做出預(yù)警或檢修等判斷；二是開(kāi)展設(shè)備部件運(yùn)行性能參數(shù)的分析，如絕緣油和絕緣紙老化性能等。
Simdroid耦合仿真老化分析結(jié)果，保留了繞組以更直觀地展示相應(yīng)位置的老化程度
基于該模型可開(kāi)展針對(duì)絕緣紙的老化分析，其結(jié)果可幫助電力變壓器運(yùn)維人員制定更優(yōu)化的策略。通常用聚合度（DP）作為特征參量來(lái)表征絕緣紙的老化程度，它在物理上代表絕緣紙纖維素分子鏈中葡萄糖單體的重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)平均值，DP值越低，老化程度越高，也意味著更高的失效概率。重慶大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合二階動(dòng)力學(xué)模型，基于實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果深入分析了溫度相關(guān)的纖維素降解機(jī)制，以聚合度累計(jì)損失率為指標(biāo)，將絕緣紙降解動(dòng)力學(xué)模型不斷進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，并將研究成果在Simdroid后處理器中進(jìn)行集成。軟件用戶可使用該項(xiàng)定制功能方便地調(diào)用物理場(chǎng)仿真結(jié)果完成絕緣紙老化分析，并通過(guò)可視化功能查看相應(yīng)結(jié)果。
Simdroid 是由北京云道智造科技有限公司開(kāi)發(fā)的基于“仿真平臺(tái)+仿真APP”模式的通用多物理場(chǎng)仿真平臺(tái)。該平臺(tái)具備自主可控的結(jié)構(gòu)、電磁、流體和熱四大物理場(chǎng)求解器和多物理場(chǎng)仿真內(nèi)核，在統(tǒng)一友好的環(huán)境中為仿真工作者提供了前處理、求解分析和后處理工具，同時(shí)其內(nèi)置的APP開(kāi)發(fā)器支持用戶以無(wú)代碼化開(kāi)發(fā)的方式便捷封裝全參數(shù)化仿真模型及仿真流程，將仿真知識(shí)、專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為可復(fù)用的仿真APP，實(shí)現(xiàn)知識(shí)變現(xiàn)。
展開(kāi) comsol梅花電插頭熱電力耦合分析 ￥50
使用熱接觸模型仿真插頭熱電力耦合
用戶作品賞析 | Ansys Workbench多物理場(chǎng)耦合技術(shù)在車(chē)載電力產(chǎn)品熱分析領(lǐng)域的應(yīng)用
獲獎(jiǎng)作品一覽
想要了解更多作品詳細(xì)內(nèi)容，歡迎大家前往2021 Ansys Innovation大會(huì)虛擬平臺(tái)查看精彩報(bào)告內(nèi)容 ——Ansys Workbench多物理場(chǎng)耦合技術(shù)在車(chē)載電力產(chǎn)品熱分析領(lǐng)域的應(yīng)用
ABAQUS三維電阻點(diǎn)焊模擬（熱電力耦合）
詳細(xì)操作視頻講解請(qǐng)查看：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10535
如題，直接上圖：
（1）溫度場(chǎng)結(jié)果
（2）應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果
要點(diǎn)：
1、分析步建立熱電力耦合
2、用tie連接
3、網(wǎng)格使用Q3D8類(lèi)型
本例僅供參考，如若有錯(cuò)誤，歡迎指正。本人QQ:289328659，歡迎交流。
版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！！！
基于Samcef Amaryllis的尾噴管熱固耦合熱燒蝕結(jié)構(gòu)耦合分析
需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管進(jìn)行熱結(jié)構(gòu)與熱燒蝕分析，對(duì)不同材料鋪層厚度優(yōu)化設(shè)計(jì)，輸出不同燒蝕情況下溫度分布和應(yīng)力分布。
首先確立噴管防熱層燒蝕仿真模型參數(shù)，邊界條件，然后獲得噴管燒蝕層厚度隨燒蝕時(shí)間的變化并進(jìn)行熱應(yīng)力分析，最后進(jìn)行燒蝕層厚度優(yōu)化設(shè)計(jì)。
具體見(jiàn)附件。
尾噴管熱固耦合熱燒蝕結(jié)構(gòu).pdf
WB12.0化工部件熱結(jié)構(gòu)耦合分析（熱結(jié)構(gòu)耦合，路徑線性化）
huagongbujian有限元應(yīng)力分析及強(qiáng)度校核報(bào)告.doc
化工部件的熱結(jié)構(gòu)耦合分析：
關(guān)鍵點(diǎn)：熱結(jié)構(gòu)耦合，路徑線性化，六面體網(wǎng)格，漸變圓角
耦合場(chǎng)分析是WB的優(yōu)勢(shì)功能之一，本報(bào)告利用WB做熱結(jié)構(gòu)耦合，評(píng)價(jià)整體應(yīng)力。由于報(bào)告中涉及隱私內(nèi)容，故隱去一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)和公式，望大家原諒。拋磚引玉，供大家交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，共同進(jìn)步！
直播預(yù)告 | MSC Nastran復(fù)合材料熱分析及熱機(jī)耦合分析
然而，其各向異性特性在高溫環(huán)境（如氣動(dòng)加熱、發(fā)動(dòng)機(jī)熱載荷、太空極端溫度循環(huán)）下帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：熱膨脹不協(xié)調(diào)、熱應(yīng)力集中、層間失效風(fēng)險(xiǎn)陡增。
傳統(tǒng)分析方法難以精確模擬此類(lèi)材料復(fù)雜的各向異性熱傳導(dǎo)和非線性熱力耦合行為，往往導(dǎo)致設(shè)計(jì)過(guò)度保守、試驗(yàn)成本高昂且失效風(fēng)險(xiǎn)難以有效控制。因此，如何精準(zhǔn)預(yù)測(cè)復(fù)合材料在熱載荷作用下的變形與應(yīng)力分布，成為提升其可靠性的核心難題。
熱傳遞的4個(gè)類(lèi)型
為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，海克斯康工業(yè)軟件旗下的有限元結(jié)構(gòu)分析軟件MSC Nastran在復(fù)合材料熱分析及熱-力耦合分析領(lǐng)域表現(xiàn)卓越。MSC Nastran憑借其在熱傳導(dǎo)模擬、熱-力耦合分析、性能失效評(píng)估等方面的強(qiáng)大能力，將有效突破復(fù)合材料熱力學(xué)分析的瓶頸，助力提升設(shè)計(jì)精度與產(chǎn)品可靠性。
本期直播講堂請(qǐng)到了海克斯康結(jié)構(gòu)仿真軟件應(yīng)用專(zhuān)家李坤鵬，在直播間中講師將重點(diǎn)講解MSC Nastran在復(fù)合材料熱分析及熱機(jī)耦合分析方面的各項(xiàng)功能，并以多個(gè)應(yīng)用案例展示其在解決復(fù)合材料熱力學(xué)分析難題的創(chuàng)新之處。敬請(qǐng)關(guān)注！
直播報(bào)名
8月21日 14:00
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立即預(yù)定
直播內(nèi)容聚焦
? 熱傳導(dǎo)模擬：精準(zhǔn)預(yù)測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場(chǎng)分布
? 熱-力耦合分析：高效求解溫度梯度引發(fā)的熱應(yīng)力與熱變形
? 性能與失效評(píng)估：識(shí)別熱環(huán)境下的潛在高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域
李坤鵬
海克斯康結(jié)構(gòu)仿真軟件應(yīng)用專(zhuān)家
精通結(jié)構(gòu)有限元分析，有豐富的工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，參與完成的重大項(xiàng)目包括：飛機(jī)適航強(qiáng)度分析、貨機(jī)改裝強(qiáng)度分析、復(fù)雜電機(jī)傳動(dòng)產(chǎn)品失效分析與對(duì)標(biāo)。
展開(kāi) 管道的熱固耦合計(jì)算及管道熱應(yīng)力分析!
圖19 中間平面設(shè)置圖
圖20 速度云圖
圖21 壓力云圖
圖22 溫度云圖
六、穩(wěn)態(tài)熱分析
完成流體計(jì)算之后，單擊B4 進(jìn)入穩(wěn)態(tài)熱分析模塊，將流體區(qū)域抑制，并將固體區(qū)域生成網(wǎng)格，生成方法與之前類(lèi)似。之后右鍵單擊Imported Load—Insert—Temperature 將流體計(jì)算的溫度場(chǎng)導(dǎo)入，在固體域溫度的接受面為固體的內(nèi)表面，之前已經(jīng)進(jìn)行定義，直接選用即可，Cfd surface 選用計(jì)算的流固界面溫度。右鍵單擊Imported Load，單擊右鍵菜單的ImportedLoad 導(dǎo)入溫度。
右鍵單擊Steady-State Thermal 插入邊界條件，設(shè)置外壁面的對(duì)流換熱系數(shù)為10W/m2·℃，環(huán)境溫度為20℃。設(shè)置三個(gè)入口的端面溫度與入口流體溫度一致。在solution 中插入溫度和總的熱流量。單擊solve 進(jìn)行求解。
圖23 流場(chǎng)溫度導(dǎo)入
圖24 穩(wěn)態(tài)熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果
七、變形及熱應(yīng)力分析
雙擊C5 進(jìn)入靜態(tài)結(jié)構(gòu)計(jì)算模塊右鍵單擊Imported Load 打開(kāi)右鍵菜單后單擊ImportedLoad 導(dǎo)入固體域的溫度。右鍵單擊Static Structural—Insert—Fixed Support 給三個(gè)入口端面施加固定約束。
展開(kāi) Samcef 熱燒蝕及熱固耦合分析
Samcef_熱燒蝕及熱固耦合分析.pdf
SimSolid熱分析及熱固耦合案例講解 衡祖仿真
⑦查看結(jié)果：位移&應(yīng)力
SimSolid中可以通過(guò)設(shè)置溫度、熱通量、體積熱和對(duì)流4種邊界條件設(shè)定熱分析場(chǎng)景，并且可以設(shè)定每個(gè)接觸面的傳熱屬性。在熱分析結(jié)束后，通過(guò)將前一步結(jié)果的溫度場(chǎng)，作為熱載荷施加到線性靜力分析當(dāng)中，可以進(jìn)行熱固耦合分析，以得到熱應(yīng)力及其位移結(jié)果。
基于Ansys WB耦合場(chǎng)瞬態(tài)模塊的熱-力耦合分析（案例：剎車(chē)盤(pán)）
基于Ansys WB耦合場(chǎng)瞬態(tài)模塊的熱-力耦合分析
1、引言
熱-力耦合分析根據(jù)其耦合的方式一般分為順序耦合和完全耦合；順序耦合是單向的，如已知溫度計(jì)算結(jié)構(gòu)體的變形、應(yīng)力、應(yīng)變等；而完全耦合是雙向的，如剎車(chē)盤(pán)制動(dòng)過(guò)程，盤(pán)片與摩擦片的摩擦生熱，熱又導(dǎo)致盤(pán)片變形，變形的盤(pán)片進(jìn)一步影響盤(pán)片和摩擦片的接觸關(guān)系，又進(jìn)一步的影響摩擦生熱，即力→熱→力→......熱力雙向耦合。
隨著Workbench軟件的更新，再2020以后的版本中加入了耦合場(chǎng)分析模塊，無(wú)論是順序耦合和完全耦合，均不需要插入命令流，大大簡(jiǎn)化了分析流程。本文采用耦合場(chǎng)瞬態(tài)模塊進(jìn)行完全熱-力耦合分析。
圖1 WB耦合場(chǎng)模塊
2、三維模型搭建與網(wǎng)格劃分
利用solidworks對(duì)剎車(chē)盤(pán)進(jìn)行三維模型的搭建，摩擦片距剎車(chē)盤(pán)預(yù)定距離為1mm，如圖2所示，導(dǎo)入Hypermesh中進(jìn)行幾何清理（將小孔、窄邊等進(jìn)行優(yōu)化）和網(wǎng)格劃分，如圖3所示，值得注意的是WB對(duì).inp格式（Abaqus）的網(wǎng)格兼容性較好，因此Hypermesh導(dǎo)出網(wǎng)格類(lèi)型為Abaqus的.inp文件。在這里不再過(guò)多的介紹前處理部分，主要針對(duì)耦合場(chǎng)的搭建與分析。
圖2剎車(chē)盤(pán)三維模型
圖3 剎車(chē)盤(pán)網(wǎng)格劃分
3、耦合場(chǎng)分析搭建
從外部導(dǎo)入.inp網(wǎng)格文件，搭建分析流程，如圖4所示。
圖4 分析流程搭建
3.1 材料定義
材料屬性的定義，參考論文[1]所給出的參數(shù)，如下表所示。
對(duì)于熱力耦合分析，比熱容、線膨脹系數(shù)、熱傳導(dǎo)系數(shù)是三個(gè)必要的熱力學(xué)參數(shù)。
展開(kāi) 
基于HyperWorks的瞬態(tài)熱-固耦合分析 ￥20
前言：HyperWorks具有強(qiáng)大的傳熱分析能力，其操作過(guò)程也并不復(fù)雜，只需要搞懂一些卡片的設(shè)置含義，按照既定的步驟進(jìn)行操作，就可以實(shí)現(xiàn)熱傳遞分析了。本次仿真選擇彎管模型，通過(guò)對(duì)彎管的一端施加熱源，得到彎管的溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化云圖，又由于彎管內(nèi)積攢的熱能無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)散出，故會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力及位移變化，通過(guò)仿真后處理可以得到彎管的熱應(yīng)力分布情況以及隨著時(shí)間的變化，彎管內(nèi)的熱傳遞情況。
一、傳熱分析基本概念
1、熱傳遞方式
熱傳遞共有三種傳遞方式，分別是熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。本次仿真中主要用到前兩種熱傳遞方法。
熱傳導(dǎo)是熱量從系統(tǒng)的一部分傳導(dǎo)到另一部分或由一個(gè)系統(tǒng)傳導(dǎo)到另一個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)象，通常發(fā)生在固體中；熱對(duì)流是液體或氣體中較熱部分和較冷部分之間通過(guò)循環(huán)流動(dòng)使溫度趨于均勻的過(guò)程。
2、熱—固耦合分析
熱固耦合的基本思路是先進(jìn)行熱傳導(dǎo)分析以獲取結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)，這個(gè)溫度場(chǎng)將作為結(jié)構(gòu)分析的載荷的一部分，耦合分析將按照嚴(yán)格的順序進(jìn)行，通常會(huì)先進(jìn)行熱分析，熱分析影響后續(xù)的結(jié)構(gòu)分析，而結(jié)構(gòu)分析對(duì)熱分析則沒(méi)有影響。
3、常用的熱學(xué)材料參數(shù)
Thermal expansion coeffcient：熱膨脹系數(shù)[A]
Thermal conductivity：熱導(dǎo)率[K]
Heat transfer coefficient：熱傳遞系數(shù)[H]
Heat capacity at constant pressure：恒定壓力下的熱容量[CP]
二、有限元建模
本次仿真主要關(guān)注1、通過(guò)熱源加載進(jìn)行瞬態(tài)熱傳遞過(guò)程2、自由對(duì)流散熱分析3、熱—固耦合時(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力及位移情況。通過(guò)本次仿真，你可以學(xué)到物體隨著時(shí)間的推移，由于外部熱輸入和自然冷卻作用下的溫度變化過(guò)程，以及結(jié)構(gòu)受熱應(yīng)力作用下自身的應(yīng)力及位移變形情況。
展開(kāi) 鋁電解槽多物理場(chǎng)耦合分析之電-熱-結(jié)構(gòu)耦合計(jì)算
為了節(jié)省計(jì)算時(shí)間，計(jì)算熱應(yīng)力時(shí)采用半槽模型進(jìn)行計(jì)算。
圖3 熱應(yīng)力計(jì)算模型
（1）溫度分布邊界直接由電熱場(chǎng)計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入。
（2）位移邊界為AB梁底部的支柱固定。
（3）所施加載荷為：
重力加速度9.8m/s2
槽內(nèi)熔體的壓力：
上部結(jié)構(gòu)壓力
圖 4 溫度分布由熱場(chǎng)計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入
3 后處理結(jié)果和分析
電解槽的總位移以及X，Y，Z方向位移如圖5所示。其中X方向?yàn)闊煹蓝说匠鲣X端，Y方向?yàn)檫M(jìn)電端到出電端，Z方向?yàn)樨Q直方向。總位移最大值為29.8mm，位于陰極炭塊上表面。由于內(nèi)襯的熱膨脹和陰極炭塊的鈉膨脹，電解槽有上拱的趨勢(shì)，中間的炭塊上拱最明顯。
圖5 電解槽位移計(jì)算結(jié)果
電解槽應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如圖6所示。最大應(yīng)力為422Mpa，位于搖籃架拐角處，此處應(yīng)力集中比較嚴(yán)重。
圖6 電解槽Mises應(yīng)力
4 小結(jié)
本文建立了電解槽熱應(yīng)力-鈉膨脹耦合計(jì)算模型，提出了利用傳熱和擴(kuò)散的相似性來(lái)模擬鈉擴(kuò)散的方法，并根據(jù)計(jì)算出的鈉濃度分布把鈉膨脹轉(zhuǎn)化為熱膨脹，模擬了電解槽的鈉膨脹應(yīng)力和熱應(yīng)力。模型中考慮了材料非線性、摩擦接觸非線性以及部分保溫內(nèi)襯的受熱收縮效應(yīng)，得出了與實(shí)際情況比較相近的結(jié)果。
展開(kāi) 顯卡熱結(jié)構(gòu)耦合分析
圖 7：熱固耦合流程
完成后返回Mechanical的操做界面，在Static Structural模塊中，選擇Imported Load (B6)下的Imported Body Temperature并進(jìn)行更新，出現(xiàn)如下圖所示的溫度云圖。即在靜力學(xué)分析模塊中，將溫度載荷作為分析的初始條件進(jìn)行靜力學(xué)分析。
圖 8：溫度輸入
對(duì)如下圖所示的金屬安裝片進(jìn)行固定約束（Fixed Support）。
完成設(shè)定即可以進(jìn)行熱結(jié)構(gòu)分析，點(diǎn)擊計(jì)算求解。完成后可以輸出應(yīng)力及位移云圖。
圖 9：應(yīng)力云圖
圖 10：整體位移云圖
圖 11：熱應(yīng)變?cè)茍D
展開(kāi) 基于WORKBENCH的摩擦生熱的結(jié)構(gòu)和熱耦合分析（原創(chuàng)，如轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明出處）
分析類(lèi)型：摩擦生熱分析；制動(dòng)盤(pán)熱分析。
分析平臺(tái)：AWB17
技術(shù)難點(diǎn)：結(jié)構(gòu)和熱耦合分析
完成人：技術(shù)鄰ANSYS專(zhuān)家
業(yè)務(wù)咨詢網(wǎng)址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
研究對(duì)象：制動(dòng)盤(pán)（模型來(lái)自網(wǎng)友上傳）
注意點(diǎn)：熱接觸設(shè)置
另：由于參數(shù)可能設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致結(jié)果不合理，請(qǐng)無(wú)視！！！！
關(guān)鍵技術(shù)分析：
此問(wèn)題屬于摩擦生熱，不能夠使用載荷傳遞法，而只能使用直接耦合法。這就是說(shuō)，只能用一個(gè)耦合單元來(lái)計(jì)算摩擦生熱問(wèn)題。
解決該問(wèn)題的基本思路如下:
(1) 使用瞬態(tài)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析系統(tǒng)
（2）在該系統(tǒng)中更改單元為solid226,它是一個(gè)耦合單元，可以完成多種耦合分析，這里使用其結(jié)構(gòu)-熱分析功能。
（3）由于使用了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，結(jié)果中默認(rèn)是沒(méi)有溫度可以直接從界面中得到的。需要自定義結(jié)果，提取溫度。
（4）此問(wèn)題要多處使用插入命令的方式，從而可以在WORKBENCH中使用APDL的功能。
（5）瞬態(tài)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析系統(tǒng)的工程數(shù)據(jù)中，無(wú)法得到熱分析的部分參數(shù)，所以需要先創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的工程數(shù)據(jù)系統(tǒng)，然后把它與瞬態(tài)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析的工程數(shù)據(jù)單元格相關(guān)聯(lián)。
可代做的業(yè)務(wù)范圍：
熱分析
熱結(jié)構(gòu)耦合分析
展開(kāi) 