冷卻仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2022-03-31
冷卻仿真的視頻教程
#310鋼板噴霧冷卻溫度變化及壁面液膜分布FLUENT仿真手把手零基礎入門進階有聲解說教程
鋼板噴霧冷卻FLUENT仿真操作過程 案例及相關截圖最初于2016年制作，仿真操作視頻于2018年錄制，錄制中使用的是FLUENT18.0，與新版界面幾乎相同。設置過程可靠，其它版本可以類推。 推送文章中的截圖界面為FLUENT15.0。 工況介紹 如下所示，噴嘴向一塊熱（350℃）鋼板作噴霧（水氣混合）冷卻。
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關于 ECM 鋰離子電池、單節電池和電池組（帶冷卻和不帶冷卻）的 CFD 仿真
關于 ECM 鋰離子電池、單節電池和電池組（帶冷卻和不帶冷卻）的 CFD 仿真相關說明
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冷卻仿真的實例教程
基于Fluent輪轂電機自然冷卻仿真 ￥220
Fluent輪轂電機自然冷卻仿真
源文件加制作過程錄屏，源文件是workbench，包括幾何，網格，設置跟結果。錄屏是全過程錄屏，包括幾何處理，網格劃分，計算設置跟后處理，錄屏沒有聲音，關鍵步驟錄屏中有文字
平臺軟件：
Ansys 2020版本
根據用戶們向Ansys流體技術團隊反饋的在自然對流冷卻仿真過程中存在的問題，Ansys工程師做了系統的解答匯總。以下知識點雖然都是在Fluent中進行實現，但方法是普適的，在其它CFD軟件中計算時同樣需要注意，希望對大家有所幫助。
關鍵知識點匯總
?網格方面：空氣域需要有邊界層網格，且最大長寬比不宜超過40
?求解器方面：需要使用雙精度求解器
?打開重力
?物性密度方面
‐Incompressibleideal gas->指定操作密度
‐Boussinesq：要求溫度變化較?。?lt;20%）; 指定操作溫度
?壓力空間離散格式: body force weighted 或者Presto!
?需要計算非穩態時間常數，時間步長取其1/4左右
?P-V耦合
‐推薦使用coupled; CFL設置為100，密度松弛因子0.8
‐simple也可以計算
?初始時使用一階算法，穩定后切換到二階
?Bodyforce 松弛因子不宜大于0.5
?必要時可關閉溫度的二階梯度
以下是對上述點具體實現的描述：
在WTM中可實現對長寬比生成的控制
打開重力
物性密度操作
壓力離散格式
時間步長計算
PV耦合
關閉溫度二階梯度
相關資料：
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更多前沿實用技術、工程創新實踐，可前往Ansys 流體大本營微信公眾號：Ansys-CFD
來源：Ma Shihu，Jing Wenming，Ansys 流體大本營
展開 3 仿真結果及分析
3.1 液冷板溫度分布對比
對冷卻液質量流量Qin = 0.25 kg/s，入口溫度θin =20 ℃工況進行仿真計算，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內壁之間的通道），冷卻液流速大, 在慣性力的作用下，冷卻液向外側流道流動的現象，回流側冷卻液分布不均勻，各流道散熱能力差異較大導致最內側流道溫度遠高于其他流道。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，冷卻液從內向外依次提前回流，可以減緩冷卻液向外側流道流動的現象。冷卻液流速分布均勻使得內側流道具有較好散熱效果，避免了液冷板回流內側溫度過高，液冷板溫度均勻性更好。
3.2 電池組溫度分布對比
在冷卻液質量流量0.25 kg/s，入口溫度20 ℃工況下進行仿真計算，得到液冷板溫度分布，如圖6 所示。電池組溫度分布呈現上部溫度高、下部溫度低、電池模組間的溫度分布較為均勻的現象。模型1 電池模組的高溫區域明顯多于模型2 電池模組的高溫區域，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，導致電池模組在高度方向上溫度差異較大。
3.3 冷卻液質量流量對冷卻液壓降的影響
保持冷卻液入口溫度為20 ℃，調節冷卻液質量流量Qin 分別設為0.25、0.30、0.35、0.40、0.45 kg/s 進行仿真模擬，液冷板壓降Δp 隨冷卻液質量流量Qin 的變化情況如圖7 所示。
展開 圖18 散熱片切面的速度矢量圖分布
圖18為散熱器翅片內冷卻油的速度矢量圖，可以看出，冷卻油在自然冷卻的作用下，在油箱內部自下而上流動，然后流入兩側散熱片上部的集流槽，接著再向下流動，最終由下側的急流槽回流至油箱。而在流動過程中，外側空氣則與散熱片及油箱外側殼體進行自然冷卻，最終達到熱平衡。
關于Simdroid-EC
基于伏圖平臺開發的針對電子元器件、設備等散熱的專用熱仿真模塊，內置電子產品專用零部件模型庫，支持用戶通過“搭積木”的方式快速建立電子產品的熱分析模型，并利用成熟穩定的算法計算流動與傳熱問題，對電子產品進行高效的熱可靠性分析；可廣泛應用于通信設備、電子產品、半導體產品與設備、汽車、航空航天等工業領域。了解Simdroid-EC（伏圖-電子散熱模塊）更多信息及申請試用
展開 鋼板噴霧冷卻FLUENT仿真操作過程
案例及相關截圖均于2016年制作，未曾翻制新版。
文檔中截圖界面為FLUENT15.0，舊版文件用新版本可打開，懶得重新截圖了。
設置過程可靠，其它版本可以類推。
工況介紹
如下所示，噴嘴向一塊熱（350℃）鋼板作噴霧（水氣混合）冷卻。
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冷卻仿真的最新內容
工程師可以使用仿真解決方案，如Ansys Fluent軟件、Ansys Icepak電子冷卻仿真軟件 和Ansys Thermal Desktop熱建模軟件，來修改布局和設備規范，以實現最佳熱管理，避免代價高昂的試錯過程以及為達到冷卻效果進行額外投資。仿真解決方案還可以解決數據中心產生的聲學和噪聲影響，從而盡量減少對所在社區的干擾。
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
他們可以使用諸如Ansys Mechanical結構有限元分析（FEA）軟件或Ansys Icepak電子冷卻仿真軟件等工具，這些工具可與高頻電磁求解器連接。如果天線安裝在車輛或飛機上，他們可能需要使用CFD工具，如Ansys Fluent流體仿真軟件，來了解和設計高速空氣動力載荷。
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
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
在渦輪機行業，用流體冷卻渦輪葉片是常見的做法 流經冷卻孔。由于刀片中的溫度梯度， 會產生熱應力，從而導致葉片失效。
在典型的熱應力分析中，溫度被計算出來，然后應用為 應力分析的荷載條件。雖然可以解決 溫度通過對共軛傳熱進行建模 計算流體動力學 （CFD） 代碼，它需要大量的 計算資源。CFD 的降階模型，假設一維流 通過孔，可以提供一種廉價的解決方案，而不會造成重大損失 準確性。由于通過冷卻孔的質量流量是已知的
此外，該團隊還使用Ansys Icepak電子冷卻仿真軟件進行計算流體力學（CFD）仿真，以提高ROM訓練數據的準確性和質量。
Fluent輪轂電機自然冷卻仿真
源文件加制作過程錄屏，源文件是workbench，包括幾何，網格，設置跟結果。錄屏是全過程錄屏，包括幾何處理，網格劃分，計算設置跟后處理，錄屏沒有聲音，關鍵步驟錄屏中有文字
平臺軟件：
Ansys 2020版本
在前置噴水冷卻仿真中，VirtualFlow 軟件基于歐拉 - 拉格朗日方法，完整模擬冷卻介質從噴口到壓氣機葉片的運動全過程，重點考慮液滴與葉片的相互作用及相變傳熱過程。通過液膜模型，結合液膜速度方程與平均速度方程，可精準分析液膜在葉片表面的流動與傳熱規律，為冷卻系統參數優化提供依據，有效提升壓氣機冷卻效率，避免葉片過熱損壞。
wx_fmt=gif&from=appmsg"></p><p class="ql-align-center"><strong>RecurDyn x Particleworks噴油冷卻仿真</strong></p><p>Particleworks可以模擬不同溫度下油液粘度的變化及其對流動和換熱的影響，此外還可以清晰追蹤油液飛濺軌跡，直觀顯示油液在復雜腔體內的覆蓋和分布情況，并對關鍵設計參數，例如噴孔角度
