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(a) 小圓柱溫度分布 (b) 圓臺筒溫度分布 圖 8 穩態熱模塊熱輻射案例分析溫度分布

本案例適合哪些人學習：1、學習型仿真工程師2、理工科院校學生你會得到什么：1、學習圓環的三維模型處理2、學習圓環輻射熱分析步的建立3、學習圓環輻射熱分析的載荷施加4、學習圓環輻射熱的施加案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.案例介紹了ANSYS workbench 圓環輻射熱分析。

一、概 要 1）案例描述本案例針對冷熱板，在初始溫度為1000k時進行了溫度與輻射的數值模擬。2）網格整體網格為非結構網格，網格數量6156。圖1-1 網格模型3）計算條件圓柱壁面溫度：1000k；四周壁面溫度：300k；湍流模型：Laminar；介質：25°空氣。

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。步驟1.

2 常規所遇的熱仿真設計重點 幾何模型處理及導入(Ansys Spaceclaim) 熱及流理論計算－導熱 (傳導熱，包含通過PCB組件及Trace的能量)－對流 (自然對流/強制對流，包含風扇處理)－輻射 (吸收/散射/放射/反射/穿透，包含太陽輻射效應

FLUXTOL：輻射熱通量收斂容差，默認為0.0001。

</p><h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">建模步驟</strong></h2><p>打開 Ansys Workbench，創建"穩態熱分析系統"（Steady State Thermal System）。

◆流體求解器能夠求解流體對流、傳導、輻射傳熱，對于固體傳熱計算，只能求解熱傳導方程。 問：為什么使用CHT？ ◆如果只關心流體區域與固體壁面之間的傳熱，不涉及固體壁面內的導熱，這僅是一個對流換熱問題，不涉及耦合換熱。

流體流動仿真：?主要研究液體或氣體在不同條件下的熱行為，?通過建立流場模型和流體力學方程，?模擬流體流動和傳熱過程，?預測溫度分布、?熱傳導及對周圍環境的影響。?這種仿真常用于汽車工程中的冷卻系統設計、?空氣流動優化和風洞實驗。?熱輻射仿真：?主要研究物體通過輻射傳熱的過程，?通過建立輻射傳熱模型和輻射傳熱方程，?模擬物體的輻射行為和輻射熱傳遞。?

穩態熱分析o 核心求解器為 ANSYS Mechanical，適合快速驗證熱設計可行性，常作為瞬態或耦合分析的前置步驟。o 輻射僅支持表面輻射（角系數計算），無法考慮氣體介質的輻射吸收 / 發射。2. 瞬態熱分析o 需設置合理時間步長（如用自動時間步控制收斂），避免溫度突變導致結果振蕩。o 支持材料熱導率、比熱容隨溫度變化，適配高溫合金、復合材料等非線性場景。

機柜內設計通常有空腔設計、方向性導熱設計、熱管冷端設計、部分輻射設計；機柜外設計通常有散熱翅片設計、熱管熱端設計、外部輻射設計。仿真評估重點在于大功耗器件的散熱設計、標準要求場景的設計、惡劣應用場景的設計。俞老師后續展示了經典被動設計的案例，如視訊設備熱設計評估、LED電源、5G通訊設備等等。

完整展示：LS-DYNA熱傳導分析案例??私信回復 “熱傳導” 即可獲取模型！ 案例22：LS-DYNA熱輻射和對流分析案例模型說明：演示利用LS-DYNA求解熱輻射和熱對流的分析方法。

Φ=hA(tw-tf)式中，Φ為熱流量，W;h為換熱系數，W/(m2·℃);A為換熱面積，m2;tw為固體壁面的溫度，℃;tf為熱流體溫，℃。當產品所處環境采用風冷，水冷方式進行散熱時需要考慮對流傳熱的影響。物體由于具有溫度向外輻射電磁波的現象稱為熱輻射，任何溫度高于絕對零度的物體都能產生熱輻射，向其他物體輻射熱量，也能吸收其他具有溫度的物體輻射的熱量。

Ansys Icepak正是應對這一嚴峻挑戰的權威仿真工具，Icepak提供了從芯片級、板級、模塊級到系統機箱級乃至外部環境級的完整熱仿真能力，通過Ansys Icepak，工程師可以在產品概念階段即精準模擬空氣/液體冷卻、熱傳導、熱輻射及共軛傳熱等多種熱現象，評估散熱方案（如熱管、均溫板、風扇、散熱器）的有效性，優化組件布局與風道設計。

仿真步驟1.打開 ANSYS Workbench，創建“瞬態熱力學系統（Transient Thermal System）”。 2.關聯結構分析，將“瞬態結構系統（Transient Structural System）”拖拽至瞬態熱力學系統的求解（Solution）單元格上，實現兩個分析系統間四個單元的共享。

<p>本案例建立了一立方體結構的保溫箱，通過保溫箱內壁的熱輻射作用，引發了保溫箱內放置物體的溫度升高，由于物體內產生了溫差，又引發了物體本身的熱膨脹變形效應。