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總凈能率和總熱源必須平衡。穩(wěn)態(tài)研究的結(jié)果顯示如下。相對(duì)誤差又遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于相對(duì)求解器的容差。穩(wěn)態(tài)分析的能量守衡。總凈能率和總熱源必須平衡。 下面是瞬態(tài)分析的能率圖。總凈能率逐漸增加，最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，這平衡了散熱器上施加的通量 1W。另一方面，總累積能率最初平衡了總的熱源，一旦達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)就會(huì)消失。

需要考慮所有相關(guān)的熱源：發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣系統(tǒng)、散熱器、冷凝器和風(fēng)扇。他們需要一種能夠處理大規(guī)模耦合仿真的求解器，同時(shí)在一個(gè)仿真中考慮外部流動(dòng)、旋轉(zhuǎn)組件、多孔介質(zhì)、共軛傳熱、熱交換器建模和輻射。Omnis Open-DBS 就是他們的答案。對(duì)于網(wǎng)格劃分，他們使用了Omnis Hexpress，特別關(guān)注非結(jié)構(gòu)化、共形、多塊網(wǎng)格劃分，為復(fù)雜、詳細(xì)的網(wǎng)格提供了令人印象深刻的周轉(zhuǎn)速度。

圖 2 穩(wěn)態(tài)熱模塊熱輻射計(jì)算演示案例幾何模型1 設(shè)定傳熱邊界條件首先設(shè)定輻射傳熱條件。在steady-state thermal項(xiàng)目樹下添加“radiation”分支。在設(shè)置框中選定對(duì)應(yīng)的輻射面。

COMSOL模擬選用的物理場為固體力學(xué)和固體傳熱，傳熱物理場最主要的邊界是設(shè)置熱源，在視頻中的模型中，熱源為高斯面熱源，作用于計(jì)算域的上表面；固體力學(xué)物理場除了設(shè)置固定約束，只需在線彈性材料下添加活化并選擇熔覆層即可。最后通過熱膨脹多物理場將固體力學(xué)和固體傳熱完成耦合。

經(jīng)典的導(dǎo)熱定律中，傳熱效率只與溫差、導(dǎo)熱系數(shù)和幾何參數(shù)有關(guān)，與材料的密度、比熱容無關(guān)。</p><p><br></p><p>而實(shí)際上，材料的這兩個(gè)參數(shù)，會(huì)影響物質(zhì)吸收或釋放熱量帶來的溫度反饋。密度越大，比熱容越大。吸入相同熱量，溫度上升幅度就越小，反之，當(dāng)然就越大。所以，傳熱效率相同時(shí)，不同物體溫度的變化不一定相同。為了表征溫度的傳遞效率，傳熱學(xué)中定義了一個(gè)新的物理量，叫做導(dǎo)溫系數(shù)。

仿真計(jì)算時(shí)變溫度邊界條件對(duì)相變散熱器的影響，無論電子艙中熱源的影響如何，都使用增強(qiáng)的隔熱曲線作為輸入。相變散熱器在不同時(shí)間的溫度分布如下圖所示。隨著框架溫度的不斷升高，散熱器在350秒時(shí)發(fā)生了相變，底部的四個(gè)角在400秒時(shí)完全熔化。由于頂部表面沒有熱源，熱量只能從底部向頂部傳導(dǎo)，因此頂部表面的溫度分布相對(duì)均勻。

開展共軛傳熱（CHT）仿真，通過高精度多區(qū)域網(wǎng)格設(shè)置實(shí)現(xiàn)流體域與固體域的耦合計(jì)算。 7. 借助 FVOptions 在單區(qū)域與多區(qū)域仿真中施加熱源項(xiàng)，包括熱通量、壓力梯度及自定義能量輸入。 8. 通過選擇與修改能量方程、動(dòng)量方程及壓力方程的離散格式（fvSchemes），提升數(shù)值計(jì)算精度。 9.

圖 5 不同填充層瞬態(tài)分析對(duì)比圖 通過對(duì)不同焊料層的材料參數(shù)進(jìn)行仿真，對(duì)比圖如圖 6 所示，由瞬態(tài)結(jié)果分析可知 燒結(jié)銀的傳熱能力比 SnPb、SnAg25Sb10、SAC305、Ag 這四種材料的傳熱能力更強(qiáng)，由分析可知，燒結(jié)銀材料較適合作為焊料層。

結(jié)果表明，隨著熱源尺寸的減小，與聲子MFP相當(dāng)?shù)?em>熱源尺寸的彈道效應(yīng)顯著增強(qiáng)，從而導(dǎo)致更高的熱點(diǎn)溫度。結(jié)果強(qiáng)調(diào)了多尺度模擬和高分辨率實(shí)驗(yàn)對(duì)精確預(yù)測(cè)器件結(jié)溫的必要性。

</p><p>&nbsp;&nbsp;仿真主要流程就是：</p><p>1：定義激光熱源；</p><p>2：定義激光熱源行走路徑；</p><p>3：導(dǎo)入幾何</p><p>4：添加材料；</p><p>5：物理場設(shè)置，包含固體傳熱和固體力學(xué)；</p><p>6：網(wǎng)格劃分；</p><p>7：研究設(shè)置</p><p>8：后處理。結(jié)果可看熔深大小，焊接熱變形，激光行走過程等溫面分布等。

通過APDL命令實(shí)現(xiàn)對(duì)流換熱位置隨時(shí)間變化的傳熱計(jì)算，可用于回流焊工藝溫度場分析等。 程序?yàn)闇囟妊豗方向移動(dòng)，模型形狀、溫區(qū)長度、移動(dòng)速度、換熱系數(shù)、溫度、區(qū)間數(shù)量均可調(diào)整。

軟件具備流體及結(jié)構(gòu)熱物理場耦合計(jì)算能力，支持多種方式的熱源及壁面換熱條件定義，可進(jìn)行獨(dú)立的固體域傳熱分析或流體結(jié)構(gòu)共軛傳熱分析計(jì)算。（5）豐富的輻射模型。軟件包含太陽輻射及豐富的熱輻射模型，滿足戶內(nèi)戶外設(shè)備從內(nèi)部到外部多樣化傳熱方式的全面模擬。（6）面向設(shè)計(jì)需求的結(jié)果呈現(xiàn)。多元化的后處理技術(shù)支持圖片、曲線、動(dòng)畫、數(shù)據(jù)等形式輸出計(jì)算結(jié)果，以及同一場景下多分析變量的同步顯示。

一、模型搭建新建→模型向?qū)Аx擇三維； 選擇物理場：傳熱→固體傳熱，按增加→研究，選擇研究：預(yù)置研究→穩(wěn)態(tài)→完成；導(dǎo)入相應(yīng)的二維或三維模型，或者直接在 COMSOL 里自建幾何模型；導(dǎo)入：頂部工具欄：導(dǎo)入，選中幾何 1→選擇單位→導(dǎo)入，最后形成聯(lián)合體→全部構(gòu)建； 可在右側(cè)框內(nèi)搜索要添加的材料，然后“增加到選擇”；或者添加空材料，去選擇一個(gè)域，然后材料屬性目錄下會(huì)出現(xiàn)做該仿真必要的參數(shù)

以控制器中的8個(gè)電容及3個(gè)IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩(wěn)態(tài)熱模塊及流體模塊,分別對(duì)其進(jìn)行溫度仿真分析,分析對(duì)比在使用水冷散熱前后主要發(fā)熱器件的散熱狀態(tài),得出水冷散熱的仿真效果比常態(tài)下的溫度降低約27℃,為實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)提供支撐。

單向耦合穩(wěn)態(tài)解的溫度結(jié)果。 雙向耦合穩(wěn)態(tài)解的溫度結(jié)果。 如果對(duì)模型的瞬態(tài)行為感興趣，還可以進(jìn)行其他研究組合。例如，我們可以增加兩個(gè)瞬態(tài)的研究步驟，首先解決流動(dòng)問題，然后是瞬態(tài)傳熱研究步驟(瞬態(tài)，單向耦合，非等溫流動(dòng))。如果流動(dòng)條件不隨時(shí)間變化(溫度除外)，我們也可以創(chuàng)建一個(gè)具有穩(wěn)態(tài)流動(dòng)和瞬態(tài)傳熱研究的研究序列。

流固共軛換熱幾何模型 以下是關(guān)于固體熱源和相變的VirtualFlow設(shè)置。

c.焊接熱過程的瞬時(shí)性在高度集中熱源的作用下，加熱速度極快(在電弧焊情況下,可達(dá)1500℃/s以上)，即在極短的時(shí)間內(nèi)把大量的熱能由熱源傳遞給焊件，又由于加熱的局部性和熱源的移動(dòng)而使冷卻速度也很高。d.焊件傳熱過程的復(fù)合性焊接熔池中的液態(tài)金屬處于強(qiáng)烈的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在熔池內(nèi)部，傳熱過程以流體對(duì)流為主，而在熔池外部，以固體導(dǎo)熱為主，還存在著對(duì)流換熱以及輻射換熱。

2.4多孔介質(zhì)傳熱 點(diǎn)擊多孔介質(zhì)傳熱，選擇所有域 點(diǎn)擊多空介質(zhì)（燃料極），選擇對(duì)應(yīng)區(qū)域設(shè)置氣體相和固體相熱物理特性 右鍵多孔介質(zhì)傳熱，添加多空介質(zhì)（空氣極），選擇對(duì)應(yīng)區(qū)域設(shè)置氣體相和固體相熱物理特性 右鍵多孔介質(zhì)傳熱，添加流體（燃料極和空氣極兩個(gè)），選擇對(duì)應(yīng)區(qū)域，設(shè)置氣體相熱物理特性 右鍵多孔介質(zhì)傳熱，添加熱源（燃料極，

Qtot從半導(dǎo)體模塊進(jìn)入傳熱模塊作為一般熱源。熱量的計(jì)算將基于這些輸入以及設(shè)置在電池內(nèi)熱傳導(dǎo)和對(duì)流的邊界條件。為了耦合模塊，我們將從光學(xué)模塊獲得的Gtot作為電子和空穴的產(chǎn)生速率添加到半導(dǎo)體模塊中。此外，我們添加了由焦耳和SRH復(fù)合產(chǎn)生的總熱量稱為半。Qtot從半導(dǎo)體模塊進(jìn)入傳熱模塊作為通用熱源。