熱流體仿真
關注創建者：寒寒boy 創建時間：2017-12-22
熱流體仿真的視頻教程
動力電池熱管理CFD仿真進階25講-SCDM和STAR-CCM+在動力電池熱仿真應用
5、能夠具備獨立建立液冷系統三維簡化模型和熱流體仿真模型的能力。
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基于starccm+在動力電池熱管理仿真技術應用
（如下圖-圖片電腦可見） 2，新能源動力電池熱流體仿真分析涉及面廣、難度大，對一個新手來說，很難在短時間內，涉及到每個板塊的內容，如果靠自己摸索，從新手到能獨立建立動力電池熱仿真模型，將會是一個漫長的過程。
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熱流體仿真的實例教程
另外，空調設備的設計和研究高層建筑周圍產生的建筑風，熱島現象時，準確掌握空氣和熱的傳遞對于營造舒適的環境非常關鍵。
這些流體和熱的傳遞現象與我們的生活息息相關，對于這些現象的理解和掌握是一個極其重要的課題。
圖1.2 流體和熱的傳遞有關的現象
1.2 熱流體仿真的優點和缺點
上一節列舉的各種現象可以通過實驗得到實際現象的數據和信息。這些信息和數據的可信度很高。但是，實驗的實施往往需要很高的費用，很長的時間以及和很大的人力。
解決這些問題的有效方法和工具是熱流體仿真軟件。熱流體仿真涉及的學科叫計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics），取英文名的第一個字母，簡稱為CFD。
利用熱流體仿真軟件，將流體和熱的傳遞在計算機上再現成為可能。近年來，隨著仿真技術和計算機性能的飛躍發展，仿真結果在實際的產品設計中得到了廣泛的應用。以下例舉了熱流體仿真的優點。
對于不同的設計，不用一一制作樣品并進行實驗來驗證設計的合理性。各種設計方案可以在計算機里進行驗證，大大縮短了開發周期和設計修改的費用。
不具備實驗條件，或者實驗測定困難的情況下，可以通過仿真得到詳細的數據。
可以直觀地顯示和說明肉眼看不清的流場狀態，如速度分布、密度分布、溫度分布、流線等等。
以下是幾個熱流體仿真的案例。
展開 圖8 Linux系統平臺及并行計算效率
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AICFD是由南京天洑軟件有限公司自主研發的一套通用的智能熱流體仿真軟件，它實現對流動及傳熱的快速智能仿真。其功能可分為模型導入、網格自動快速生成、快速仿真、結果可視化和后處理、智能加速五大部分，涵蓋了從幾何模型到仿真結果的完整仿真分析流程。通過現代化的圖形界面結合數值仿真和智能加速算法，AICFD向用戶提供了易用的智能熱流體仿真功能。AICFD作為一款通用的熱流體仿真軟件，幫助工業企業建立設計、仿真和優化相結合的一體化流程，較大程度地提高產品的開發效率。
功能特色
（1） 一鍵式仿真
市場上已有的商用仿真軟件絕大多數操作復雜、學習時間長，主要面向仿真人員，而對設計人員并不友好。AICFD提供了圖形化和一體化的仿真流程，用戶只需通過對必要參數的基本設置即可自動完成網格生成、計算、后處理等復雜的一體化仿真流程，對設計人員非常友好。
圖1 一鍵式仿真計算流程
（2）面向工業設計的流體仿真功能
AICFD提供了工業設計中常用的流體仿真功能，流動類型包括單相不可壓縮流動、單相可壓縮流動（支持亞音速、跨音速和超音速流動）、傳熱、多相流等，它支持多區域的流動和傳熱模擬，使得其可應用于復雜工業流動如葉輪機械和換熱器內的流動和傳熱仿真。AICFD提供多種穩健的數值格式和邊界條件以及常用的物理模型，它為能源動力、船舶海洋、航空航天和汽車等領域的設計人員提供了一個通用的熱流體仿真手段。
圖2 豐富的流體仿真功能
（3）快速智能仿真和實時仿真
目前商用仿真軟件的仿真時間較長，通常需要幾小時，幾天甚至幾周的時間。AICFD采用人工智能技術等方法加速仿真計算，可以實現秒級仿真，大大提高了仿真效率。對于特定模型的仿真，通過仿真技術和人工智能技術的深度結合實現實時仿真。
展開 在這個《CFD基礎課程系列》里，針對剛剛開始，或者將要開始進行熱流體仿真的工程師，我們盡量通過通俗易懂的語言和直觀的現象來闡述CFD的概念。在第四章，作為熱的基礎，我們討論了溫度與熱，浮力的關系，自然對流和強制對流，熱的傳遞形態（包括導熱，熱對流，熱輻射）4個課題。在第五章里，我們將介紹熱流體仿真的基本思想方法和實用仿真流程。內容比較多，我們將分3次發布。這次的內容包括了熱流體的運動方程式，有限體積法的概念以及仿真區域選定的思想方法。
5.1基本方程及離散
流體的運動和熱的傳遞由微分方程來描述。如果討論基于不可壓縮流體的話，有以下方程：
納維-斯托克斯方程式（動量守恒方程式）
連續性方程
能量守恒方程
納維-斯托克斯方程和流體的連續性方程描述流體的運動，而能量守恒方程用來描述熱傳遞現象。它們是熱流體仿真的基礎，所以也被稱為基本方程。
如果用理論方法能夠求解基本方程的話，就可以馬上得到流體的流速，壓力以及溫度的分布。可惜的是除了一些簡單的問題，對于絕大部分的實際問題，無法得到方程式的理論解。
因此就有了利用計算機采用數值計算來求解熱流體基本方程的仿真方法。但是計算機仿真的問題是它不能應對連續值。
這個問題用計算器的例子就比較容易理解
比如，y = x + 1 的函數用計算器求解時
x = 1 時 y = 1 + 1 = 2
x = 2 時 y = 2 + 1 = 3
x = 3 時 y = 3 + 1 = 4
:
:
對應輸入的數字可以得到計算結果，但是對于連續函數原型得不到連續的解。因此需要使用離散的值來改寫，或者表述基礎方程式，這就是所謂的離散化。
展開 圖3 簡化前模組
圖4 簡化后模組
對于流場仿真：在處理幾何模型時，應保留所有管道的內徑和液冷板內流道尺寸不變，對管路彎曲、管道變徑、局部彎頭等細節特征保留，水管要做到不扭曲，彎角過度平滑，同時保證簡化后接頭裝配良好，對管路、接頭、冷板的外部可進行適度的簡化以減少網格量。
對于熱仿真：模型中的線束、掛耳、螺絲螺套、銅排、bms管理部件等對熱管理系統影響較小，可舍棄；對于熱管理系統影響較大的零件幾何特征可以適當簡化，如倒角結構、結構對齊等。
簡化完成后，檢查整個模型是否有干涉和其他問題，如有問題，可用ANSYS-SCDM軟件對其進行修復，如無問題，可利用SCDM對模型進行流體域的抽取。
二、 熱管理設計
為了使動力電池保持在合理的溫度范圍內工作，電池包必須擁有科學和高效的熱管理系統。主要如下幾項主要功能：
(1)電池溫度的準確測量和監控；
(2)電池組溫度過高時的有效散熱和通風；
(3)低溫條件下的快速加熱，使電池組能夠正常工作；
(4)保證電池組溫度場的均勻分布。
電池熱管理系統設計的主要目標是：在考慮空間布置、設計成本、輕量化等條件下，通過加熱或冷卻控制，保證電池系統工作在相對適宜的工作溫度，同時減小單體間溫度，保證一致性。熱管理系統設計結構圖如下：
圖5 熱管理系統設計結構圖
三、 仿真分析
鋰電池Pack設計中往往會借助熱流體仿真分析來輔助工程師完成pack熱管理系統設計，在熱管理系統設計階段，可對Pack、模組或電池進行熱場仿真分析，根據仿真結果快速地選擇出冷卻、加熱和保溫方式；在冷卻子系統設計階段，可以對Pack、模組或電池（帶冷卻子系統）進行熱場和流場仿真分析，根據仿真結果確定冷卻通道設計、冷卻介質、冷卻入口溫度和流量以及風扇或泵的參數等。
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基于Ansys Mechanical、Fluent、Discovery，講解方程式賽車結構與熱流體核心仿真，包括剛度、拓撲優化、疲勞、碰撞；電池散熱、電機散熱，電化學分析等；2. 建立從概念驗證、方案對比到詳細分析的完整仿真思路，提升問題定位與設計優化能力；3. 將仿真嵌入賽車研發流程，實現仿真驅動設計，提升性能、縮短周期、提高研發效率。
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strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202605/imgs/59082cadea1c427dbbe71e902b7699ba"></p><p class="ql-align-justify"><strong>主題簡介：</strong></p><p>1、基于Ansys Mechanical、Fluent、Discovery，講解方程式賽車結構與熱流體核心仿真
連桿作為發動機曲柄連桿機構中的關鍵受力件，對強度、硬度、組織一致性以及尺寸穩定性要求極高，一旦模鍛流線、殘余應力或淬火冷卻控制不當，極易在后續機加工和裝配過程中暴露出質量波動問題，影響裝機一致性與批量交付穩定性。
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目標
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統
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在仿真案例中，將一個簡單的球體放置在典型的硅材料太陽能電池板上方，指示了穩態下到達板面的熱流密度以及表面的溫度分布。這里不考慮電池板表面的自由對流，僅研究輻射效應。
目標
觀察由于一個發熱物體的輻射作用，太陽能電池板上的熱流密度和溫度分布。
近日，天洑自主研發的智能熱流體仿真軟件AICFD與智能結構仿真軟件AIFEM（V2026.1）成功完成與統信桌面版、服務器版操作系統的適配工作。經測試，雙方產品完全兼容，運行穩定、安全可靠、性能優異。
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