熱計算
關注創建者：扶林要努力 創建時間：2016-12-20
熱計算的視頻教程
Workbench中熱電模塊的溫升計算方法-真空熱輻射的溫升計算
Workbench中熱電模塊的溫升計算方法-真空熱輻射的溫升計算 本課程主要講解了在workbench中關于通電導體的溫升計算，重點關注輻射的設置方法 視頻包括模型建立，對流設置，輻射設置，后處理設置
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熱計算的實例教程
五、時間地點：
2021年04月09日 - 11日 北京
（09日全天報道10、11日全天上課）
六、專題導圖：
七、課程內容：
模塊
培訓目標
主要內容
熱-結構耦合計算
掌握熱-結構耦合計算方法
熱-結構耦合計算原理
熱計算邊界條件詳解
單向熱結構耦合-穩態熱應力計算流程
單向熱結構耦合-瞬態熱應力計算流程
雙向熱結構耦合-摩擦生熱計算
實例1：電路板芯片熱應力計算
案例2：盤式制動器制動過程摩擦生熱計算
流-熱耦合計算
掌握流-熱耦合計算方法
流-熱耦合計算原理
流體邊界條件詳解
展開 今天我們來分享下無源器件熱損耗的計算。什么叫無源器件呢？上篇文章有提到過，簡單地講，需要電能（源）的器件叫有源器件，無需電能（源）的器件就是無源器件。無源器件一般用來進行信號傳輸，或者通過方向性進行“信號放大”，容、阻、感都是無源器件。
提到無源器件的熱損耗，不得不提到一位著名的科學家（如下照片），他是誰呢？
還沒猜中？再提示一下，是誰發現了這個規律：電流通過導體所產生的熱量和導體的電阻成正比，和通過導體的電流的平方成正比，和通電時間成正比。
對，他就是著名的焦耳，他發現了著名的焦耳定律。很多無源器件的熱損耗都是通過焦耳定律來計算的。下面我們來一一介紹：
（1）導線
連接導線的穩態熱損耗是由焦耳定律給出，即：
（2）電阻
電阻的穩態熱損耗也由焦耳定律給出，即：
（3）電容器
雖然電容器通常被認為沒有熱損耗，但實際上由于電容器內部也有阻抗，因而也會產生熱損耗。正弦波激勵的電容器熱損耗的計算式為：
（4）電感器和變壓器
電感器和變壓器的熱損耗的計算方法與電阻類似，即：
以上就是今天分享的無源器件熱損耗理論計算。實際工程應用中，很多熱損耗是可以從規格書里查到的，如果查不到，可以用這些理論公式計算。
展開 22個實例模型課程中人手一機操作指導
案例1：熱傳導桿
案例2：機載電子元件散熱分析
案例3：線圈電熱輻射傳熱分析
案例4：機械件的熱接觸分析
案例5：多材料裝配體的穩態熱計算
案例6：電烙鐵的瞬態熱計算
案例7：鋁飛輪鑄件凝固分析
案例8：腔體內的自然對流+輻射傳熱
案例9：ANSYS環境的多板之間的輻射傳熱
案例10：結構的蠕變疲勞計算
案例11：晶體管非線性熱分析
案例12：激光照射案例
案例13：平板對焊接及殘余應力分析
案例14：結構滑動摩擦生熱
案例15：干燥器自然對流的熱均勻性計算
案例16：換熱器的流-熱耦合傳熱計算
案例17：管道的穩態熱應力計算
案例18.管道的瞬態熱應力計算
案例19：燃燒室的火焰筒流-熱-固耦合計算
案例20.結構的熱-機耦合疲勞計算
案例21：Fluent環境的固體壁面之間的輻射傳熱
案例22：T型焊接件焊縫表面裂紋的熱-結構耦合應力強度因子計算
課程差異化
1、專注CAE仿真計算，13年大量的工程案例積累
2、7000多學員反饋、提煉的精選內容與實例，形成的版權課程體系
3、有自己的超算中心，有豐富的項目案例庫
主講專家
寧老師，首席專家，畢業于西安交通大學、力學博士，多年上市機械企業結構負責人，17年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，發表論文20余篇，獲得專利11項，開發有限元軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，瞬態動力學時程分析，轉子動力學分分析、疲勞分析，線性/非線性后屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，熱分析，顯式動力學分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。
展開 鈉膨脹不能作為邊界條件直接施加到模型中去，本次計算把鈉膨脹轉化為熱膨脹，再把對應的熱膨脹加進去。不同的鈉濃度對應著不同的鈉膨脹率。鈉膨脹系數是體膨脹系數，而熱膨脹系數是線膨脹系數。
電解槽啟動一定時間后，鈉在陰極炭塊內部是非線性分布的，而不同的鈉濃度對應不同的鈉膨脹率，為了計算更加準確，把炭塊分成10層，每一層有不同的鈉濃度和鈉膨脹率，也就等效成不同的熱膨脹系數。
圖1 陰極炭塊分割示意圖
1 鈉擴散和鈉膨脹的計算
鈉在陰極炭塊中的擴散符合擴散方程與一維導熱方程，二者形式上具有一致性，兩方程中各量的相互對應。因此可以考慮利用傳熱來模擬鈉擴散，根據對應關系，計算出的溫度分布可以作為鈉濃度分布結果。
利用傳熱模擬鈉擴散時，根據傳熱和擴散的對應關系，炭塊的材料屬性需要進行相應調整。因為鈉擴散是瞬態過程，所以要利用瞬態熱場計算來模擬。瞬態熱場計算中所用到的材料屬性包括密度、比熱容、傳熱系數。鈉在半石墨質炭塊中的飽和濃度為3%，啟動初期鈉的滲透比較劇烈，可以認為表層碳塊在較短時間內就達到了飽和濃度。根據計算出的鈉濃度分布，可以得到每一層碳塊的鈉膨脹率，進而得到對應的熱膨脹系數。
圖2 鈉濃度分布
2 熱應力計算
熱應力計算模型可以直接由熱場模型去掉熔體、陽極炭塊、上部結構、立柱母線等部位得到。
展開 電子器件的耗散功率（俗稱熱損耗）是決定熱仿真精確度的重要參數，也是電子產品熱設計的基礎。熱損耗可以通過試驗測量或者理論計算的方法確定。本文會連載幾篇介紹幾種常見電子器件熱損耗的理論計算方法，供諸君參考使用。
電子器件產生的熱量是其正常工作時必不可少的副產物。當電流流過半導體或者無源器件時，一部分功率就會以熱能的形式散失掉，這部散失掉的功率稱為熱損耗，計算公式如下：
如果電壓或者電流隨著時間變化，那么熱損耗由平均熱損耗給出，可以用下面的公式表示：
當然上面熱損耗的公式是一個籠統的公式，實際上對于不同的電子器件，公式都不一樣。后續我們會分別介紹有源器件CMOS、JunctionFET、MOSFET和無源器件導線、電阻、電容器、電感器和變壓器等熱損耗的理論計算公式。
展開 
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考慮熱源的瞬態熱傳導有限元求解器18小時前
兩者處理方式類似，都是根據單位熱功率值和幾何尺寸計算熱功率，然后加到控制方程矩陣的右側，承擔類似于結構力學中的“載荷”的功能。
區別在于，熱源是作用在體上的，單位是W/m3，熱流是作用在面上，單位是W/m2。具體到編程上，熱源要分配到單元的三個節點上，熱流要分配到單元某個邊的兩個節點上。
從求解器編程的角度來說，這些邊界條件的處理方式都是固定和通用的。
使用經典的位錯密度模型計算硬化和熱激活流動方程計算滑移系的剪切變形。
初始RVE模型使用neper建模，建立一個包含100個晶粒的多晶模型：
matlab導入幾何模型網格：
并沿著X方向進行1.0%的拉伸變形，所有量綱使用m-s-pa。
，熱失控仿真，降階模型訓練；降階模型中面通量分布提升含流量變化的降階模型的預測精度。
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4/21 | Ansys Fluent 2026 R1動力電池新功能介紹
講師簡介：
陳桂杰 | Ansys 主任應用工程師
主題簡介：Fluent 2026 R1版本電池模塊的更新主要包括GPU求解器支持電池模塊中共軛傳熱計算，熱失控仿真，降階模型訓練；降階模型中面通量分布提升含流量變化的降階模型的預測精度。
感知在環仿真案例
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工作原理：
驅動保持控制的兩個步驟：
1)恒功驅動，我們通過熱功方程計算結果并對鈦絲通電驅動，讓執行機構完成執行動作。
2)驅動保持，根據產品實際的結構空間情況，計算或測量溫度的損失，做溫度補償電流控制，使其驅動機構內的鈦絲的溫度始終維持在100°，波動區間在10°的范圍。
OCAD應用：光學系統熱環境分析2個月前
利用如圖1窗體填寫熱平衡數據就可類似計算變焦系統一樣以動畫形式同時計算系統在不同熱環境下的像差曲線如圖4及數據值供分析參考。
絕對折射率的變化是由于OpticStudio計算熱擾動模型（如上節所述）時材料溫度和參考溫度不同所引起的，其中該模型使用了材料數據庫中提供的熱擾動系數（D0, D1…）。在本例中，絕對折射率的變化為Δnabs=0.00001547。因此在材料溫度和壓強下的絕對折射率為1.51893001+0.00001547=1.51894548。
優缺點及適用場景：
核心溫度場計算模塊及關鍵信息
模塊名稱
核心功能
優點
缺點
適用場景
穩態熱分析（Steady-State Thermal）
計算恒定熱載荷下的穩態溫度分布
