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根據用戶們向Ansys流體技術團隊反饋的在自然對流冷卻仿真過程中存在的問題，Ansys工程師做了系統的解答匯總。以下知識點雖然都是在Fluent中進行實現，但方法是普適的，在其它CFD軟件中計算時同樣需要注意，希望對大家有所幫助。

Fluent輪轂電機自然冷卻仿真 源文件加制作過程錄屏，源文件是workbench，包括幾何，網格，設置跟結果。錄屏是全過程錄屏，包括幾何處理，網格劃分，計算設置跟后處理，錄屏沒有聲音，關鍵步驟錄屏中有文字 平臺軟件： Ansys 2020版本

-物理模型豐富：層流、湍流、自然對流、強制對流、輻射、太陽輻射、旋轉部件、濕度、污染物擴散 結論 -流體仿真技術可以應用在電機本體、散熱系統、控制器等設備的流動、熱的相關設計 中 -流體仿真技術可以提供工程上可信的結果 -ANSYS提供了完善的產品方案來解決電機本體、散熱系統、控制器中的流動、熱問題 -ANSYS的產品方案可以將電磁

永磁體參數Polarization極化參數StatorSlot定子槽參數 Winding繞組參數? Step3：冷卻參數External 外表面冷卻模式自然對流冷卻強迫風冷Internal 內表面冷卻模式自然對流冷卻強迫風冷接觸熱阻等效槽內熱模型? Step4：選擇材料庫殼體，主軸，軸承

仿真模型導語據悉，為研究鋰離子電池熱特性機理，針對電池表面自然對流換熱系數展開研究，通過實驗得到了電池基本生熱參數并以此建立了單體鋰離子電池生熱模型，仿真分析了恒溫條件下不同放電電流的表面自然對流換熱系數。鋰離子電池因其高比能量特性而被廣泛應用于電動乘用車輛，其使用壽命受到自放電率、溫度等因素的制約。

培訓內容：1、Ansys Fluent傳熱模塊介紹1.1簡介1.2熱傳導1.3強制對流1.4自然對流2、Ansys Fluent傳熱模塊案例演示2.1熱傳導2.2對流換熱時間：11月18日 ，9:00-11:00合作伙伴：上海恒士達科技有限公司地點：線上費用： 免費立即報名?

（如啟動 / 停機、熱沖擊）；支持非線性材料熱屬性；與瞬態結構耦合方便 求解耗時長、需精細時間步控制；對初始條件和網格質量敏感 發動機啟停、焊接熱影響區、脈沖加熱、自然對流瞬態過程 Fluent（CFD 模塊） 流體與固體耦合傳熱，支持復雜流動（層流 / 湍流）、相變、多相流、輻射（P1、DO、S2S

電機在運行時，電機內的轉子是在旋轉的，帶動周圍空氣運動，那么和靜止時的空氣對流散熱系數就不一樣，那么在fluent中該怎么設置呢

瑞利數：Ra=gβ△TL^3*ρ/μα，對于空氣，α=0.000024m2/s，β=0.00367；當Ra>1e8時，為湍流自然對流；13. 數值耗散存在所有流動問題，其來源于截斷誤差，盡量采用二階離散格式；當流動方向與網格方向一致時，數值耗散最小；14.

電機散熱邊界條件為：冷卻介質流量8L/min，電機入水口水溫70℃，電機初始溫度和環境溫度均為70℃，外部對流換熱系數為8W/(m2·K)。

空冷散熱一般分為自然對流散熱和強迫對流散熱，自然對流的散熱路徑主要是芯片將熱量傳遞給散熱器上的翅片，熱量通過翅片自然對流散發，其優點是結構簡單可靠，但由于自然對流冷卻的熱交換系數較低，因此無法滿足大功率模塊的散熱需求。強迫對流是在自然對流的結構基礎上增加散熱風扇，通過加速翅片表面的空氣流動性提高散熱效率。

一些對流的表面系數如下：空氣自然對流一般是3~10，空氣強制對流是20~100，水自然對流是200~1000，水強制對流是1000~15000，水沸騰時2500~25000，相變是10000~1000003. 輻射物體通過電磁波來傳遞能量的方式稱為輻射。因熱的原因發出輻射能的現象稱為熱輻射。

通過使用Ansys Icepak，用戶可以捕獲環境影響（風扇/氣流和對流/輻射），然后將這些熱數據返回給RHSC-ET。 3、Ansys Maxwell 基于ROM的感應電機效率圖– 通過在電機工具包中包含降階建模（ROM），FEA解決方案可以有效壓縮電路仿真時間，從而顯著增強仿真性能。

風冷散熱系統可以根據是否采用額外的增強空氣流動的裝置分為自然風冷和強迫風冷。自然風冷不需要額外的動力裝置，僅僅通過機殼與周圍空氣的自然對流進行熱交換。強迫風冷通常利用風扇系統加強電機與外部空氣的熱交換，額外的風扇系統提高了電機的散熱效率，但也在一定程度上增加了電機系統的電力消耗和噪聲。風冷散熱系統的分類依據及分類情況如圖3所示。

水的密度設置為溫度的函數，如下，熱水器的換熱機理實際上是封閉空間的自然對流換熱，而且研究表明熱水器內水的溫差通常不超過10K，因此密度也可以用Boussineseq模型以提高收斂性。

同樣的道理，在電機行業的工業品仿真計算過程中，我們也可以采用這種完全的順序單向耦合計算來描述多物理場共同作用的仿真場景，首先通過Maxwell軟件計算得到電機各個部件的損耗（發熱）結果，隨后將該發熱功率以一種能量源項的方式加載到Fluent中，再計算得到準確的溫度分布結果，最后和上面電子設備計算的場景類似，可以通過Mechanical軟件計算得到電機熱應力與變形的情況。