隨形冷卻仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-16
隨形冷卻仿真的視頻教程
關(guān)于 ECM 鋰離子電池、單節(jié)電池和電池組（帶冷卻和不帶冷卻）的 CFD 仿真
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HyperWorks CFD仿真案例：電池包冷卻分析
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隨形冷卻仿真的實(shí)例教程
自工業(yè)注塑制模發(fā)展之初，如何使模具表面保持恒溫就一直困擾著人們，在注塑成型中，成品的冷卻時(shí)間在注塑生產(chǎn)周期的占比高達(dá)70%，主要原因是：在傳統(tǒng)的模具制造中，溫度控制或冷卻水路只能在直線上鉆孔。關(guān)鍵熱點(diǎn)通常不在冷卻熱量傳播的范圍之內(nèi), 因此無法有效冷卻。
為了使溫度保持恒定，制造商們先后使用了隔板、散熱器、散熱管等；還嘗試將塊狀物層壓在一起，并在模具上加裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鉆孔裝置。如何快速低成本地完成制造又成了一大難題。
美國麻省理工學(xué)院Sachs教授于1997年首次提出“注塑模具隨形冷卻技術(shù)”概念，設(shè)計(jì)出與部件輪廓一致的冷卻通道被認(rèn)為是控制注塑制模溫度的最佳解決方案。然而隨形冷卻增加了模具制造的設(shè)計(jì)難度及制造復(fù)雜度，使得大部分傳統(tǒng)制造商都對(duì)其望而卻步。
3D打印技術(shù)作為智能制造的代表制造技術(shù)，近年來在我國制造業(yè)中得到了廣泛運(yùn)用，使用直接金屬激光燒結(jié) (DMLS) 技術(shù)，可以在生產(chǎn)過程中將優(yōu)化的隨形冷卻水路集成到模具當(dāng)中。確保散熱更快、更均勻，可以降低模具中的熱應(yīng)力并延長模具使用壽命。塑料產(chǎn)品質(zhì)量和零部件的尺寸精度也得到了提高，同時(shí)減少了翹曲變形。
此外，3D打印技術(shù)在成形復(fù)雜結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢，擺脫了傳統(tǒng)機(jī)加工的成形限制，讓復(fù)雜結(jié)構(gòu)的隨形冷卻流道（隨形水道），從設(shè)計(jì)變成現(xiàn)實(shí)。該工藝還可大幅縮短注塑模具的生產(chǎn)周期。
利用激光燒結(jié)來進(jìn)行電子化制造在許多不同的工業(yè)已經(jīng)成為可行的方案。需要強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)是，該技術(shù)不僅在快速成型環(huán)境里可行，而且在多品種的復(fù)雜產(chǎn)品的一系列生產(chǎn)中也是可行的。
例如，知名模具服務(wù)LBC公司使用全球工業(yè)3D打印領(lǐng)導(dǎo)者EOS(2021 TCT亞洲展展位號(hào)：G14) 創(chuàng)新激光技術(shù)進(jìn)行模具制造，并對(duì)部分或整個(gè)工藝鏈進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)客戶的運(yùn)營流程。
展開 為了生產(chǎn)小型“閃電麥昆車”，IPC決定采用能夠精確遵循汽車形狀的冷卻通道，并利用晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行減重，打印出性能比以往更好的金屬模具。
閃電麥昆車的金屬3D打印模具，圖片由IPC提供
目標(biāo)：結(jié)合專業(yè)的設(shè)計(jì)和仿真技術(shù)加速生產(chǎn)流程
步驟（一）隨形冷卻流道
對(duì)于客戶Smoby ，IPC非常重視，在進(jìn)行小車模具生產(chǎn)時(shí)，他們考慮到：如果玩具汽車使用直形冷卻通道，則靠近通道的部分冷卻速度更快，整個(gè)小車的冷卻就需要更長時(shí)間。此外，變形的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)更高。
因此，他們選擇與Materialise合作制作有3D打印隨形冷卻流道的模具，不僅能更快地冷卻，模具質(zhì)量也更輕。
“對(duì)于IPC而言，使用金屬增材制造生產(chǎn)注塑成型模具的主要優(yōu)勢是可以創(chuàng)建隨形冷卻通道。這使IPC能夠縮短生產(chǎn)周期并提高部件質(zhì)量?！薄狫ean-Christophe Bornéat, IPC 項(xiàng)目經(jīng)理
模具的隨形冷卻通道，圖片由IPC提供
步驟（二）采用晶格結(jié)構(gòu)減重
為了進(jìn)一步優(yōu)化模具性能，IPC決定用輕量化結(jié)構(gòu)替代汽車模具的某些實(shí)體部分。首先使用Altair軟件優(yōu)化模具的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)記下外表面上的壓力，確定可以用晶格結(jié)構(gòu)填充以實(shí)現(xiàn)減重的部分。然后將這些結(jié)果導(dǎo)入到Materialise 3-matic軟件中，進(jìn)行表面平滑處理，獲得可以打印的3D模型。
展開 在射出成型領(lǐng)域中，冷卻系統(tǒng)至關(guān)重要。塑件必須冷卻固化至特定溫度，脫模頂出時(shí)才能具備足夠的剛性，以避免塑件因外力產(chǎn)生變形，并可保持尺寸穩(wěn)定性。此外，冷卻時(shí)間占整個(gè)成型周期70%-80%的時(shí)間，因此良好的冷卻系統(tǒng)可以大幅縮減成型周期、提升產(chǎn)能。
然而對(duì)許多大型產(chǎn)品的模具而言，水路數(shù)量多且復(fù)雜，這導(dǎo)致在分析之前，須耗費(fèi)大量時(shí)間整理模具中各群水路的進(jìn)出途徑。Moldex3D Studio的冷卻水路回路精靈提供可整理、編輯水路線條的便利工具，能有效、快速整理復(fù)雜的水路路線，加速前處理進(jìn)程；并以線條代替3D實(shí)體水路，減少網(wǎng)格生成的失敗率，提升仿真分析速度。
冷卻水路回路精靈能自動(dòng)生成最長的適當(dāng)水路曲線，并標(biāo)示進(jìn)出口。在擁有實(shí)體3D水路以及水路進(jìn)出口位置的前提下，該功能可協(xié)助用戶快速建立水路回路曲線。本文將示范使用工具頁的中心線、連接信道曲線，再透過冷卻水路回路精靈完成水路回路及進(jìn)出水口設(shè)定*。
*注：本文所介紹的功能僅供演示目的，冷卻水路回路精靈支持更多樣的建立水路曲線功能。
操作流程
步驟1：萃取水路的中心線條
匯入幾何后，在建立水路前，先使用工具欄的中心線來萃取模型中的3D實(shí)體水路幾何面，擷取所需的水路幾何線條。點(diǎn)選中心線并進(jìn)入建構(gòu)中心線的接口后，框選要萃取中心線的實(shí)體水路曲面群，也可以一次框選多個(gè)實(shí)體水路曲面群，框選好之后點(diǎn)選確認(rèn)，即完成中心線萃?。ㄓ蚁路綀D中的黃色中心線條）。
步驟2：整理連接不完整的水路線條
由工具欄點(diǎn)選連接信道曲線，并框選之前產(chǎn)生的中心線條，點(diǎn)選打勾完成，就會(huì)發(fā)現(xiàn)之前未連接的線條已自動(dòng)連接。
步驟3：用冷卻水路回路精靈完成水路回路及進(jìn)出水口設(shè)定
在模型頁面點(diǎn)選回路精靈中的冷卻水路回路精靈，框選連接好的水路線條，再一次點(diǎn)選抓取完成選取。
展開 3 仿真結(jié)果及分析
3.1 液冷板溫度分布對(duì)比
對(duì)冷卻液質(zhì)量流量Qin = 0.25 kg/s，入口溫度θin =20 ℃工況進(jìn)行仿真計(jì)算，得到液冷板溫度分布，如圖5所示。由于模型1 的回流橫向流道窄（流道右端與液冷板右側(cè)內(nèi)壁之間的通道），冷卻液流速大, 在慣性力的作用下，冷卻液向外側(cè)流道流動(dòng)的現(xiàn)象，回流側(cè)冷卻液分布不均勻，各流道散熱能力差異較大導(dǎo)致最內(nèi)側(cè)流道溫度遠(yuǎn)高于其他流道。與模型1 相比，模型2 的回流橫向流道呈V 型，在匯流處流道寬度較大，冷卻液流速較低，慣性力作用較弱。此外，冷卻液從內(nèi)向外依次提前回流，可以減緩冷卻液向外側(cè)流道流動(dòng)的現(xiàn)象。冷卻液流速分布均勻使得內(nèi)側(cè)流道具有較好散熱效果，避免了液冷板回流內(nèi)側(cè)溫度過高，液冷板溫度均勻性更好。
3.2 電池組溫度分布對(duì)比
在冷卻液質(zhì)量流量0.25 kg/s，入口溫度20 ℃工況下進(jìn)行仿真計(jì)算，得到液冷板溫度分布，如圖6 所示。電池組溫度分布呈現(xiàn)上部溫度高、下部溫度低、電池模組間的溫度分布較為均勻的現(xiàn)象。模型1 電池模組的高溫區(qū)域明顯多于模型2 電池模組的高溫區(qū)域，而且模型2 電池組的最高溫度和最大溫差均低于模型1，模型2 電池組溫度分布更均勻。但由于電池組產(chǎn)熱率較大并且在電池模組高度方向上傳熱路徑太長，模型1 和模型2 均存在電池模組上部散熱不佳的問題，導(dǎo)致電池模組在高度方向上溫度差異較大。
3.3 冷卻液質(zhì)量流量對(duì)冷卻液壓降的影響
保持冷卻液入口溫度為20 ℃，調(diào)節(jié)冷卻液質(zhì)量流量Qin 分別設(shè)為0.25、0.30、0.35、0.40、0.45 kg/s 進(jìn)行仿真模擬，液冷板壓降Δp 隨冷卻液質(zhì)量流量Qin 的變化情況如圖7 所示。
展開 摘 要：為提高整車熱管理系統(tǒng)的仿真效率和精度，文章以某電驅(qū)冷卻系統(tǒng)為例，采用一維及三維聯(lián)合仿真的方式，利用三維仿真獲取空氣側(cè)支路的各項(xiàng)性能參數(shù)，后導(dǎo)入一維軟件中進(jìn)行計(jì)算，評(píng)估電驅(qū)冷卻支路所需的最低流量。最終確定在使用現(xiàn)有風(fēng)扇和散熱器的情況下，電驅(qū)路流量至少需達(dá)到16 L/min才能滿足冷卻系統(tǒng)≤100℃的要求。
關(guān)鍵詞：熱管理;電驅(qū)冷卻;聯(lián)合仿真;
隨著混合動(dòng)力技術(shù)的快速發(fā)展，行業(yè)和客戶對(duì)整車熱管理系統(tǒng)的要求也越來越高。目前行業(yè)內(nèi)主要還是依靠試驗(yàn)的方式來進(jìn)行性能確認(rèn)和控制策略標(biāo)定，這種方式成本高、周期長，大大影響了產(chǎn)品開發(fā)的速度。傳統(tǒng)的三維仿真雖然能對(duì)局部熱管理系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算預(yù)測，但是針對(duì)多系統(tǒng)耦合的發(fā)艙熱管理存在計(jì)算效率偏低的問題。
本文以某電驅(qū)冷卻系統(tǒng)為例[1]，采用一維及三維聯(lián)合仿真的方式，在僅有風(fēng)扇及散熱器數(shù)模的情況下，首先通過三維仿真算出一維所需的零部件性能曲線，后在一維軟件中通過多次調(diào)整流量邊界，最終確定該系統(tǒng)流量達(dá)到16 L/min才能滿足冷卻系統(tǒng)≤100℃的要求。
1 風(fēng)扇性能求解
1.1 計(jì)算目的
對(duì)風(fēng)扇流場進(jìn)行求解的目的是獲取風(fēng)扇的靜壓-流量曲線，該曲線為FloMASTER中風(fēng)扇元件設(shè)置的必要性能曲線，表示空氣通過風(fēng)扇后壓力的升高值與通過風(fēng)扇的流量之間的關(guān)系。因此，在僅有風(fēng)扇數(shù)模的情況下，可以通過三維仿真軟件PumpLinx計(jì)算風(fēng)扇的靜壓及流量數(shù)據(jù)，將其作為數(shù)據(jù)輸入，聯(lián)合一維仿真軟件進(jìn)行空氣側(cè)系統(tǒng)的整體求解。
1.2 計(jì)算邊界及模型
空氣域和轉(zhuǎn)子域的計(jì)算邊界如表1所示。其中空氣域?yàn)槿~輪交界面與殼體圍成的氣體域，轉(zhuǎn)子域?yàn)槿~輪交界面與葉輪圍成的旋轉(zhuǎn)氣體域。
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在射出成型領(lǐng)域中，冷卻系統(tǒng)至關(guān)重要。塑件必須冷卻固化至特定溫度，脫模頂出時(shí)才能具備足夠的剛性，以避免塑件因外力產(chǎn)生變形，并可保持尺寸穩(wěn)定性。此外，冷卻時(shí)間占整個(gè)成型周期70%-80%的時(shí)間，因此良好的冷卻系統(tǒng)可以大幅縮減成型周期、提升產(chǎn)能。
然而對(duì)許多大型產(chǎn)品的模具而言，水路數(shù)量多且復(fù)雜，這導(dǎo)致在分析之前，須耗費(fèi)大量時(shí)間整理模具中各群水路的進(jìn)出途徑。Moldex3D Studio的冷卻水路回路精靈提供可整理
Moldex3D仿真分析之塑件冷卻時(shí)間理論計(jì)算3個(gè)月前
在實(shí)務(wù)上，為了能完整的重現(xiàn)射出成型結(jié)果，我們建議使用Moldex3D進(jìn)行完整的成型分析，以利于掌握所有細(xì)節(jié)。不過在投入時(shí)間進(jìn)行建模與分析前，過去科學(xué)家們已經(jīng)利用各項(xiàng)理論計(jì)算出：特定情況下的理論數(shù)值，并將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式。例如計(jì)算非牛頓流體在特定澆口尺寸與外型下，不同流率對(duì)應(yīng)的剪切率；或是計(jì)算指定厚度下，平板的冷卻時(shí)間與溫度分布等。對(duì)此MHC也整合這些理論公式，并建立互動(dòng)接口，供用戶方便進(jìn)行理論計(jì)算
Moldex3D仿真分析之塑件冷卻時(shí)間理論計(jì)算4個(gè)月前
在實(shí)務(wù)上，為了能完整的重現(xiàn)射出成型結(jié)果，我們建議使用Moldex3D進(jìn)行完整的成型分析，以利于掌握所有細(xì)節(jié)。不過在投入時(shí)間進(jìn)行建模與分析前，過去科學(xué)家們已經(jīng)利用各項(xiàng)理論計(jì)算出：特定情況下的理論數(shù)值，并將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式。例如計(jì)算非牛頓流體在特定澆口尺寸與外型下，不同流率對(duì)應(yīng)的剪切率；或是計(jì)算指定厚度下，平板的冷卻時(shí)間與溫度分布等。對(duì)此MHC也整合這些理論公式，并建立互動(dòng)接口，供用戶方便進(jìn)行理論計(jì)算
基于內(nèi)部通道冷卻的渦輪葉片熱應(yīng)力仿真6個(gè)月前
在渦輪機(jī)行業(yè)，用流體冷卻渦輪葉片是常見的做法 流經(jīng)冷卻孔。由于刀片中的溫度梯度， 會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致葉片失效。
在典型的熱應(yīng)力分析中，溫度被計(jì)算出來，然后應(yīng)用為 應(yīng)力分析的荷載條件。雖然可以解決 溫度通過對(duì)共軛傳熱進(jìn)行建模 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) （CFD） 代碼，它需要大量的 計(jì)算資源。CFD 的降階模型，假設(shè)一維流 通過孔，可以提供一種廉價(jià)的解決方案，而不會(huì)造成重大損失 準(zhǔn)確性。由于通過冷卻孔的質(zhì)量流量是已知的
基于Fluent輪轂電機(jī)自然冷卻仿真8個(gè)月前
Fluent輪轂電機(jī)自然冷卻仿真
源文件加制作過程錄屏，源文件是workbench，包括幾何，網(wǎng)格，設(shè)置跟結(jié)果。錄屏是全過程錄屏，包括幾何處理，網(wǎng)格劃分，計(jì)算設(shè)置跟后處理，錄屏沒有聲音，關(guān)鍵步驟錄屏中有文字
平臺(tái)軟件：
Ansys 2020版本
在電力系統(tǒng)中，油冷變壓器廣泛應(yīng)用于變電站，其在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，如果變壓器溫度過高，會(huì)對(duì)其內(nèi)部的絕緣材料及零部件性能造成損害。繞組是變壓器的核心部件之一，由銅或鋁等導(dǎo)電材料制成。高溫會(huì)使繞組的電阻增大，電阻增大又會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生更多的熱量，形成惡性循環(huán)。過高的溫度可能會(huì)引起鐵芯的磁導(dǎo)率變化，影響變壓器的電磁性能，同時(shí)也可能導(dǎo)致鐵芯的機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，破壞變壓器的正常運(yùn)行。另外，變壓器中的絕緣紙和絕緣油在高溫下會(huì)加速老化
紅外加熱爐是一種利用紅外輻射技術(shù)進(jìn)行加熱的熱處理設(shè)備。它通過將電能轉(zhuǎn)化為紅外輻射能量，直接將熱能傳遞給物體，達(dá)到加熱的目的。紅外加熱爐的工作原理是基于物體對(duì)紅外輻射的吸收。紅外輻射能量可以被各種物體直接吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，而無需通過傳導(dǎo)或?qū)α鱽韨鬟f熱量。當(dāng)物體暴露在紅外輻射源附近時(shí)，紅外輻射能量被物體吸收，使物體內(nèi)部溫度升高。
本案例設(shè)計(jì)建立了一紅外加熱爐，并對(duì)模型進(jìn)行了一定的簡化處理，基于COMSOL
摘 要：為提高整車熱管理系統(tǒng)的仿真效率和精度，文章以某電驅(qū)冷卻系統(tǒng)為例，采用一維及三維聯(lián)合仿真的方式，利用三維仿真獲取空氣側(cè)支路的各項(xiàng)性能參數(shù)，后導(dǎo)入一維軟件中進(jìn)行計(jì)算，評(píng)估電驅(qū)冷卻支路所需的最低流量。最終確定在使用現(xiàn)有風(fēng)扇和散熱器的情況下，電驅(qū)路流量至少需達(dá)到16 L/min才能滿足冷卻系統(tǒng)≤100℃的要求。
關(guān)鍵詞：熱管理;電驅(qū)冷卻;聯(lián)合仿真;
隨著混合動(dòng)力技術(shù)的快速發(fā)展，行業(yè)和客戶對(duì)整車熱管理系統(tǒng)的要求也越來越高
Xu Chen, Lin Zhao*, Shiyu Zhao, etc. Tornado-induced collapse analysis of a super-large reinforced concrete cooling tower [J]. Engineering Structures, 2022, 269, 114834.
透平冷卻分析背景
提高透平進(jìn)口溫度是開發(fā)高效燃?xì)廨啓C(jī)的重要手段，由此導(dǎo)致高溫葉片在遠(yuǎn)超金屬允許溫度的環(huán)境中運(yùn)行
