瞬態，穩態熱分析，熱傳導，散熱模擬的案例
一分鐘了解穩態熱分析&瞬態熱分析
穩態熱分析的能量平衡方程為（以矩陣的形式表示）
式中，[K]為熱傳導矩陣，包含導熱系數、對流系數及輻射率和形狀系數；{T}為節點溫度向量；{Q}為節點熱流率向量，包含熱生成。
穩態傳熱用于分析穩定的熱載荷對系統或部件的影響。通常在進行瞬態熱分析之前，進行穩態熱分析用于確定初始溫度分布。穩態熱分析可以通過有限元計算確定由于穩定的熱載荷引起的溫度、熱梯度、熱流率、熱流密度等參數。
1.2.瞬態熱分析
瞬態傳熱過程是指一個系統的加熱或冷卻過程。在這個過程中，系統的溫度、熱流率、熱邊界條件以及系統內能隨時間都有明顯的變化。根據能量守恒定律，瞬態熱平衡方程可以表達為（以矩陣的形式表示）
式中，[K]為熱傳導矩陣，包含導熱系數、對流系數及輻射率和形狀系數；{T}為節點溫度向量；{C}為比熱矩陣，考慮系統內能的增加；{dT/dt}為節點溫度向量對時間的導數；{Q}為節點熱流率向量，包含熱生成。
瞬態傳熱用于計算一個系統隨時間變化的溫度場及其他熱參數。在工程上一般用瞬態熱分析計算溫度場，并將之作為熱載荷進行應力分析。其基本步驟與穩態熱分析類似。主要的區別在于瞬態熱分析中的載荷是隨時間變化的。為了表達隨時間變化的載荷，首先必須將載荷~時間曲線分為載荷步。載荷~時間曲線中的每一個拐點為一個載荷步。對于每一個載荷步，必須定義載荷值及時間值，同時必須選擇載荷步為漸變或階躍。
2.單軸直桿穩態熱分析
2.1.問題描述
如圖所示的單軸直桿傳熱模型（不考慮輻射和對流換熱），熱流率Q=1W從溫度T(0)端流入，流過長度L=400mm，橫截面積A=10×10mm2的直桿，從溫度T(L)=20°C端流出，假設材料為鋁合金，導熱系數k=100W/(m°C)，計算直桿的軸向溫度分布。
展開 ANSYS WORKBENCH 穩態熱傳導分析案例
本案例主要介紹ANSYS Workbench18.0的穩態熱分析模塊，計算實體模型的穩態溫度分布及熱流密度。
學習目標：
熟練掌握ANSYS Workbench18.0的建模方法及穩態熱學分析的方法及過程。
題設案例：
圓柱形實體模型，實體一端面溫度為500℃，另一端面溫度是22℃，請用ANSYS Workbench分析計算內部的溫度場云圖。
1、啟動Workbench18.0并建立分析項目
選擇主界面“Toolbox（工具箱）”中的“Component Systems”—“Geometry（幾何）”命令，即可在“Project Schematic（項目管理區）”創建分析項目；
2、導入幾何模型
右擊Geometry，在彈出的快捷菜單中選擇“Import Geometry”—“Browse”命令，選擇需要打開的模型源文件，打開即可；
3、創建分析項目
選擇“Toolbox（工具箱）”—“Analysis Systems”命令中的“Steady-State Thermal（穩態熱分析）”，并直接拖拽到項目欄的“Geometry”項中，實現項目數據共享。
4、添加材料庫
（1）雙擊項目B中B2欄的“Engineering Data”，進入材料參數設置界面；
5、添加模型材料
（1）雙擊B4欄的“Model”項，進入下圖所示的Mechanical界面。
展開 ANSYS燈具散熱殼穩態熱分析-主分析文件
燈殼散熱，參數10顆燈珠，每顆燈珠設定50W完全用于發熱。
選用AL材料，對流系數是曲線值。在200℃及以上的熱導率是170W/m^2*K。
環境一：
設定環境溫度40℃，自然對流系數25W/m^2*℃。自然散熱面是去掉內側面的所有外側面。
發熱量在10個小燈珠區域，總計設為500W。熱對流只設置在外表面。對流系數25W/m^2*℃。
劃分網格，求解最高溫度。
初始溫度Initial temperature溫度設為22℃或者40℃結果最高溫度是130℃。
按照氣體強制對流設置參數80W/m^2*℃，結果最高溫度在75℃。
強制對流，發熱功率20W，最高溫度54℃。
自然對流，發熱功率20W，最高溫度76℃。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
結構二：
散熱貼緊面厚度從1.5mm增長到3慢慢厚，得出的計算結果。
最高溫度143℃（溫度增長13℃）。
設置氣體強制對流系數80W/m^2*℃，最高溫度為85℃。
展開 電路板芯片的穩態與瞬態熱分析 ￥20
利用穩態熱分析和瞬態熱分析方法研究這些芯片所產生的熱量。
2 分析過程
2.1創建分析系統
建立一個與穩態分析相關聯的瞬態熱分析。啟動ANSYS Workbench，從工具箱中，將一個穩態熱系統分析拖到項目示意圖上。隨后將瞬態熱系統分析拖動到穩態熱系統分析處，使單元格2、3、4和6以紅色突出顯示。
釋放鼠標按鈕，完成穩態分析與瞬態分析的關聯。
2.2 導入幾何模型
在穩態熱分析示意圖中，右擊幾何Geometry，選擇Import Geometry。
2.3 網格劃分
設置特定的網格方法控制和網格大小來控制和確保良好的網格質量。
2.3.1 網格方法：
a．在目錄樹右擊Mesh選擇Insert> Method
b．在工具欄選中Edit> Select All來選擇全部實體
c．在明細欄，把Method設置成Hex Dominant,Free Face Mesh TypeAll Quad.
2.3.2 元件的網格劃分：
a．在目錄樹右擊Mesh選擇Insert> Sizing
b．首先用Body selection工具欄按鈕，然后按住Ctrl按鈕，單擊15個單獨的Body，選擇除board之外的所有Body。完成選擇主體后，單擊Details視圖中的Apply按鈕。
c．將Element Size從默認值更改為0.0009 m
2.3.3 板的網格劃分
a.在目錄樹右擊Mesh選擇Insert> Sizing
b.單獨選中板實體將Element Size從默認值更改為0.002m.
2.4 加載芯片的熱載荷
板上不斷通電的芯片產生的內熱載荷為5e7 W/m3。
用Body選擇的工具欄按鈕，單擊選擇如下所示的芯片。
展開 
