ANSYS流體與熱分析熱分析典型工程實例

1、ANSYS流體及熱場分析第10章熱分析典型工程實例本章要點拉伸特征 旋轉(zhuǎn)特征掃掠特征混合特征孔特征殼特征JL本章案例某型號手機電池的散熱分析冷庫復合隔熱板熱量流動分析電子元器件散熱裝置溫度分析第10章熱分析典型工程實例10.1工程實例1某型號手機電池的散熱分析該算例為某型手機電池白散熱分析，如圖10-1為某型號手機背面的照片，圖中可見手機的電池的位置。在手機工作時，電池可向外傳遞熱量。使用手機的讀者應該都體會過手機電池發(fā)熱的現(xiàn) 象，特別是在長時間接打電話時，這種現(xiàn)象尤為明顯。 本實例對某型號手機進行分析，電池的標準電壓為3.7V,電池容量為750mAh。試求手機開機狀態(tài)下外殼的溫度分布。手機的

2、各部分材料性能參數(shù)如表10.1所示。圖10-1手機背面照片在計算分析過程中我們將手機看做三個組成部分：塑料外殼、手機內(nèi)部材料和手機電池。忽略手機內(nèi)部線路和芯片，可以將手機電池看做唯一熱源。簡化后的手機模型如圖10-2所示，圖中單位均為cm。本實例擬采用 Solid Tet 10node 87單元進行分析。由于電池功率和環(huán)境溫度均可視為 恒定不變，因此分析類型為穩(wěn)態(tài)。圖10-2簡化后的手機模型由電池的電壓和電流可以算得電池的功率：P UI 3.7 0.75 2.775W電池的體積為：V 0.04 0.01 0.05 0.00002mANSYS流體及熱場分析電池的發(fā)熱量:_3附帶光盤附帶光盤附帶光

3、盤Q P/V 138750 W/m實例 101_start實例 101_end”AviCh1010 1.avi ”1、定義分析文件名1、選擇 Utility Menu>File>Change Jobname,在彈出的單元增添對話框中輸入Example10-1 ,然后點擊OK按鈕。2、選擇 Main Menu>Preferences ,彈出 Preferences for GUI Filtering 對話框，點選 Thermal 復選 框，單擊OK按鈕關閉該對話框。2、建立幾何模型1、選擇 Main Menu>Preprocesor>Modeling>Crea

4、te>V olumes>Block>By Dimensions ,彈出 Create Block by Dimension 對話框。在 X1、X2文本框中分別輸入 0、0.05,在Y1、Y2文本框中分別輸入 0、0.12,在Z1、Z2中分別輸入 0、0.025,如圖10-3所示。2、單擊 Apply按鈕，在 X1、X2文本框中分別輸入 0.002、0.048,在Y1、Y2文本框中分別 輸入0.002、0.118,在Z1、Z2中分別輸入 0.002、0.023,如圖10-4所示。3、單擊Apply按鈕，在 X1、X2文本框中分別輸入 0.005、0.045,在Y1、Y2文本框中

5、分別 輸入0.04、0.09,在Z1、Z2中分別輸入0.005、0.015,如圖10-5所示。然后單擊 OK按鈕關閉該 對話框。圖10-3建立長方體模型對話框1圖10-4建立長方體模型對話框2圖10-4建立長方體模型對話框34、選擇 Utility Menu>PlotCtrls>View Setting>Viewing Direction ,彈出 Viewing Direction 對話框， 如圖10-5進行設置，然后點擊 OK按鈕關閉該對話框。(或點擊 型按鈕)。5、選擇 Utility Menu>PlotCtrls>Device Options ,彈出 Dev

6、ice Options 對話框，單擊/DEVI復 選框中的Vector mode (wireframe),使其狀態(tài)從 Off變?yōu)镺n,如圖10-6所示然后點擊 OK按鈕關閉 該對話框。模型的輪廓線條顯示如圖10-7所示。第10章熱分析典型工程實例圖10-5視圖方向?qū)υ捒驁D10-6選擇顯示輪廓線對話框6、選擇 Utility Menu>PlotCtrls>Numbering ,彈出 Plot Numbering Controls 對話框，點選 AREA 和VOLU選項，使其狀態(tài)從 Off變?yōu)镺n,如圖10-8所示，單擊OK按鈕關閉該對話框。顯示幾何 體和表面的編號。圖10-7模型輪廓

7、線10-8選擇顯示輪廓線對話框圖10-9重疊體剪切菜單7、選擇 Main Menu>Preprocesor>Modeling>Operate>Booleans>Overlap>V olumes,彈出如圖 10-9 所示的Overlap Volumes菜單，在文本框中輸入1, 2,然后單擊OK按鈕關閉該對話框。8、選擇 Main Menu>Preprocesor>Numbering Ctrls>Compress Numbers , 彈出 Compress Numbers 對話框，在Label下拉列表框中選擇 Areas,點擊Apply按鈕，然

8、后選擇 Volumes,點擊OK按鈕 關閉該對話框。9、選擇 Main Menu>Preprocesor>Modeling>Operate>Booleans>Overlap>Volumes ,彈出 Overlap Volumes菜單，在文本框中輸入1, 2,然后單擊OK按鈕關閉該對話框。10、選擇 Main Menu>Preprocesor>Numbering Ctrls>Compress Numbers ，彈出 Compress Numbers 對話框，在Label下拉列表框中選擇 Areas,點擊Apply按鈕，然后選擇 Volumes

9、,點擊OK按鈕 關閉該對話框。11、選擇 Utility Menu>Plot>Specified Entities>V olumes,彈出 Plot Specified V olumes 對話框， 在NV1文本框中輸入1 ,單擊Apply按鈕，顯示窗口中僅顯示幾何體1如圖10-10所示；在NV1文本框中輸入2,單擊Apply按鈕，顯示窗口中僅顯示幾何體2如圖10-11所示；在NV1文本框中輸入3,單擊OK按鈕，顯示窗口中僅顯示幾何體3如圖10-12所示。從圖中可以看出，幾何體 1ANSYS流體及熱場分析為手機電池模型，其外表面的編號為1318;幾何體2為手機外殼模型，其外表面

10、的編號為16;幾何體3為手機內(nèi)部材料模型，其外表面的編號為712。圖10-10手機電池模型圖10-11手機外殼模型圖10-12手機內(nèi)部結構模型3、定義材料屬性1、選擇 Main Menu>Preprocesor>Material Props>Material Models ,彈出 Define Material Model Behavior對話框。2、在 Material Models Available 列表框中依次雙擊 Thermal > Conductivity > Isotropic 選項，彈 出Conductivity for Material Numb

11、er 1 對話框，在文本框中輸入鋰電池的導熱系數(shù)84.8,單擊OK按鈕關閉該對話框。3、在 Define Material Model Behavior 對話框中選擇 Material>New Model ,彈出 Define Material ID對話框，在文本框中入材料參數(shù)號2,單擊OK按鈕關閉該對話框。4、在 Material Models Available 列表框中依次雙擊 Thermal > Conductivity > Isotropic 選項，彈 出Conductivity for Material Number 1 對話框，在文本框中輸入塑料外殼的導熱系數(shù)0

12、.18,單擊OK按鈕關閉該對話框。5、在 Define Material Model Behavior 對話框中選擇 Material>New Model ,彈出 Define Material ID對話框，在文本框中入材料參數(shù)號3,單擊OK按鈕關閉該對話框。6、在 Material Models Available 列表框中依次雙擊 Thermal > Conductivity > Isotropic 選項，彈 出Conductivity for Material Number 1對話框，在文本框中輸入內(nèi)部材料的導熱系數(shù)10,單擊OK按鈕關閉該對話框。7、最后關閉 Defi

13、ne Material Model Behavior 對話框。4、定義單元類型1、選擇 Main Menu>Preprocesor>Element Type>Add/Edit/Delete ,彈出 Element Type 對話框。 單擊 Add 按鈕，彈出如圖 10-13 所示的 Library of Element Types 對話框，在 Library of Element Types 選項欄中分別選擇 Thermal Solid > Tet 10node 87選項，然后單擊 OK關閉該對話框。2、單擊Element Type對話框上的 Close按鈕關閉該對話框

14、。第10章熱分析典型工程實例圖10-13定義單元類型對話框5、劃分網(wǎng)格1、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Global>Size ,彈出 Global Element Sizes對話框，在 SIZE文本框中輸入 0.002,單擊OK按鈕關閉該對話框。圖10-14定義網(wǎng)格尺寸對話框2、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Default Attribs ,彈出 Meshing Attribute

15、s對話框，在MAT下拉列表框中選擇 1,其余選項采用默認設置，單擊 OK按鈕關閉該 對話框。3、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>V olumes>Free,彈出 Mesh Volumes 菜單，在 文本框中輸入1,然后點擊OK按鈕開始劃分鋰電池模型的網(wǎng)格。4、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Default Attribs ,彈出 Meshing Attributes對話框，在MAT下拉列表框中選擇 2,其余選項采用默認設置，單擊

16、 OK按鈕關閉該 對話框。5、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>V olumes>Free,彈出 Mesh Volumes 菜單，在 文本框中輸入2,然后點擊OK按鈕開始劃分手機外殼模型的網(wǎng)格。6、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Default Attribs ,彈出 Meshing Attributes對話框，在MAT下拉列表框中選擇 3,其余選項采用默認設置，單擊 OK按鈕關閉該 對話框。7、選擇 Main Menu>P

17、reprocessor>Meshing>Mesh>V olumes>Free,彈出 Mesh Volumes 菜單，在 文本框中輸入3,然后點擊OK按鈕開始劃分手機內(nèi)部材料模型的網(wǎng)格。6、施加邊界條件1、選擇 Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Thermal>Convection>On Areas ,彈出 Apply CONV on Areas菜單，在文本框中輸入 1, 2, 3, 4, 5, 6,如圖10-15所示，單擊OK按鈕關閉該 菜單。彈出Apply CONV on Areas 對話框

18、，在VALI文本框中輸入 50,在VAL2I文本框中輸入 20, 如圖10-16所示，然后單擊 OK按鈕完成設置。2、選擇 Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Thermal>Heat Generat>On V olumes,彈出如 圖10-17所示的Apply HGEN on VLs菜單，在文本框中輸入 1,然后點擊 OK按鈕關閉該對話框。ANSYS流體及熱場分析彈出 Apply HGEN on volume對話框，在VALUE文本框中輸入138750,如圖10-18所示，然后單擊OK按鈕關閉該對話框。Arsply

19、C0H¥ on areu：圖10-15定義對流換熱面菜單圖10-16定義對流換熱面對話框圖10-17定義生熱體菜單圖10-18定義生熱體對話框7、定義求解類型選擇 Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis ,彈出 New Analysis 對話框，選擇分析 類型為Steady-state,單擊OK按鈕關閉該對話框。8、求解1、選擇 Utility Menu>Select>Everything ,選擇 Utility Menu>file>Save as 命令，彈出 Save Dtabase 對話

20、框，在Save Dtabase to文本框中輸入101_start.db,保存上述操作過程，單擊 OK按鈕關閉該 對話框。第10章熱分析典型工程實例2、選擇 Main Menu>Solution>Solve>Current LS ,出現(xiàn) Solve Current Load Step 對話框，同時出 現(xiàn)/STAT Command窗口，仔細閱讀/STAT Command窗口中的內(nèi)容，然后點擊 Close按鈕，關閉/STAT Command窗口。點擊 Solve Current Load Step對話框中的 OK按鈕，ANSYS開始求解計算。求解 結束后，出現(xiàn)Solution i

21、s done對話框，點擊 Close按鈕關閉該對話框。3、選擇 Utility Menu>file>Save as 命令，彈出 Save Dtabase 對話框，在 Save Dtabase to 文本框中 輸入101_end.db,保存求解結果，單擊 OK按鈕關閉該對話框。9、查看求解結果1、選擇 Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal Solution ,彈出 List Nodal Solution 對 話框，在 Item to be listed 列表框中選擇 Nodal Solution>DOF s

22、olution>Nodal Temperature 選項，如圖 10-19所示，單擊 OK按鈕，ANSYS顯示窗口顯示如圖10-20所示的各節(jié)點的溫度值。2、選擇 Utility Menu>PlotCtrls>Device Options ,彈出 Device Options 對話框，單擊/DEVI 復 選框中的 Vector mode (wireframe),使其狀態(tài)從 On變?yōu)?Off。3、選擇 Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu,彈出如圖 10-21 所示

23、的 Contour Nodal Solution Data 對話框，在 Item to be contoured 列表框中選擇 Nodal Solution>DOF solution>Nodal Temperature 選項，單擊 OK 按鈕，ANSYS 顯示窗口顯示如圖 10-22 所示的手機溫度分布的等值線云圖。圖10-19列表求解節(jié)點溫度對話框圖10-20各節(jié)點溫度顯示列表ANSYS流體及熱場分析圖10-21顯示節(jié)點溫度對話框皿皿門”SUB 7 51112-1 TIWP (JLVS)I 抗 5MN 士口21白 MJC =23.3SANau& q sdo?UaJleDt

24、圖10-22手機溫度分布等值線云圖10.2工程實例2冷庫復合隔熱板熱量流動分析該算例為冷庫復合隔板熱量流動分析，如圖10-23為冷庫復合隔熱板的局部示意圖，該復合隔熱板由兩部分組成：隔熱板的骨架有導熱系數(shù)為 20 W/m-C的鋼材料制成，在隔熱板內(nèi)部均勻交叉 排列兩層導熱系數(shù)為 0.1W/m-C的隔熱材料。隔熱板的尺寸以及板兩個表面的空氣溫度和對流換熱 系數(shù)已經(jīng)在圖中表示出。試求：(1)在給定長度的隔熱板上的熱流量；(2)給出隔熱板的溫度分布；(3)給出熱流量的矢量圖。第10章熱分析典型工程實例在計算分析過程中我們將手機看做三個組成部分：塑料外殼、手機內(nèi)部材料和手機電池。忽略手機內(nèi)部線路和芯片

25、，可以將手機電池看做唯一熱源。簡化后的手機模型如圖10-2所示，圖中飛、是父件| 附帶光盤t外（糖品夏I附帶光盤動再演示附帶光盤單位均為cm。本實例擬采用 Solid 8node 77單元進行分析，分析類型為穩(wěn)態(tài)。實例 10-2_start實例 102_end”AVICh1010 2.avi ”1、定義分析文件名1、選擇 Utility Menu>File>Change Jobname,在彈出的單元增添對話框中輸入Example10-2 ,然后點擊OK。2、選擇 Main Menu>Preferences ,彈出 Preferences for GUI Filtering 對

26、話框，點選 Thermal 復選 框，單擊OK按鈕關閉該對話框。2、建立幾何模型1、選擇 Main Menu>Preprocesor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dimensions ，彈出 Create Rectangle by Dimensions對話框，在 X1、X2對話框中分別輸入 0、0.0525,在丫1、Y2中分別輸入 0、0.0675,如圖 10-24 所示。2、單擊Apply按鈕，在 X1、X2對話框中分別輸入 0.0025、0.0225,在Y1、Y2中分別輸入 0.0025、0.03255,如圖 1

27、0-25 所示。3、單擊Apply按鈕，在 X1、X2對話框中分別輸入 0.0025、0.0225,在Y1、Y2中分別輸入 0.035、0.065,如圖 10-26 所示。4、單擊Apply按鈕，在X1、X2對話框中分別輸入 0.0275、0.0475,在Y1、Y2中分別輸入0、 0.015,如圖10-27所示。5、單擊Apply按鈕，在 X1、X2對話框中分別輸入 0.0275、0.0475,在Y1、Y2中分別輸入10ANSYS流體及熱場分析0.0175、0.475,如圖 10-28 所示。6、單擊Apply按鈕，在 X1、X2對話框中分別輸入 0.0275、0.0475,在Y1、Y2中分別

28、輸入0.05、0.675,點擊OK結束，如圖10-29所示。建立好的平面模型如圖10-30所示。圖10-24建立長方形幾彳S面對話框1圖10-25建立長方形幾彳S面對話框2圖10-26建立長方形幾彳S面對話框3圖10-27建立長方形幾彳S面對話框411第10章熱分析典型工程實例圖10-28建立長方形幾彳S面對話框5圖10-29建立長方形幾彳S面對話框6圖10-30平面幾何模型7、選擇 Main Menu>Preprocesor>Modeling>Booleans>Overlap>Areas ,彈出如圖 10-31 所示的 Overlap Areas菜單，用鼠標左鍵

29、點選鋼材料墻體平面和任意一個隔熱材料平面，然后在OverlapAreas菜單中單擊OK按鈕。8、接下來繼續(xù)選擇Main Menu>Preprocesor>Modeling>Booleans>Overlap>Areas ,在 OverlapAreas菜單中繼續(xù)用鼠標左鍵點選鋼材料墻體和另一個隔熱材料平面，然后單擊OK按鈕。9、對其余的隔熱材料平面重復上述操作，將剩下的隔熱材料平面分離出來。10、選擇 Utiity Menu>PlotCtrls>Numbering ,彈出如圖 10-32 所示的 Plot Numbering Controls 對話框。選擇

30、 AREA選項，使其狀態(tài)由 Off變?yōu)镺n。單擊OK關閉該對話框。11、選擇 Main Menu>Preprocesor>Numbering Ctrls>Compress Numbers ，彈出 Compress Numbers 對話框，在Label下拉列表框中選擇 Areas,點擊OK按鈕關閉該對話框。12、選擇Utiity Menu>Plot>Areas ,建立完畢的幾何模型如圖10-33所示。12ANSYS流體及熱場分析圖10-31平面分離菜單圖10-32顯示平面編號對話框圖10-33完成后的平面幾何模型3、定義分析單元1、選擇 Main Menu>P

31、reprocesor>Element Type>Add/Edit/Delete ,彈出 Element Type 對話框。 單擊 Add 按鈕，彈出如圖 10-34 所示的 Library of Element Types 對話框，在 Library of Element Types 選項欄中分別選擇 Thermal Solid > 8node 77選項，然后單擊 OK關閉該對話框。132、單擊Element Type對話框上的 Close按鈕關閉該對話框。第10章熱分析典型工程實例圖10-34定義單元類型對話框4、定義材料屬性1、選擇 Main Menu>Prepro

32、cesor>Material Props>Material Models ,彈出 Define Material Model Behavior對話框。2、在 Material Models Available 列表框中依次雙擊 Thermal > Conductivity、Isotropic 選項，彈 出Conductivity for Material Number 1 對話框，在文本框中輸入鋼的導熱系數(shù)20,如圖10-35所示,單擊OK按鈕關閉該對話框。3、在 Define Material Model Behavior 對話框中選擇 Material>New Mo

33、del ,彈出 Define MaterialID對話框，在文本框中入材料參數(shù)號2,單擊OK按鈕關閉該對話框。4、在 Material Models Available 列表框中依次雙擊 Thermal > Conductivity、Isotropic 選項，彈 出Conductivity for Material Number 1 對話框，在文本框中輸入隔熱材料的導熱系數(shù)0.1 ,如圖10-36所示，單擊OK按鈕關閉該對話框。最后關閉Define Material Model Behavior 對話框。圖10-35定義鋼的導熱系數(shù)圖10-36定義隔熱材料的導熱系數(shù)145、劃分網(wǎng)格1、選

34、擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Lines>All Lines ,彈出 Element Sizes on All Selected Lines 對話框，在 SIZE文本框中輸入 0.0025,如圖10-37所示，單擊 OK按鈕關閉該對話框。ANSYS流體及熱場分析圖10-37定義網(wǎng)格單元尺寸對話框2、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Default Attribs ,彈出 Meshing A

35、ttributes對話框，在MAT下拉列表框中選擇 1,其余選項采用默認設置，如圖 10-38所示，單 擊OK按鈕關閉該對話框。圖10-38定義網(wǎng)格屬性對話框3、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free ,彈出 Mesh Areas 菜單，用鼠標 左鍵點選鋼材料框架的平面，然后點擊OK按鈕開始劃分鋼材料模型的網(wǎng)格。網(wǎng)格如圖10-39所示。4、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Default Attribs ,彈出 Me

36、shing Attributes對話框，在MAT下拉列表框中選擇 2,其余選項采用默認設置，單擊 OK按鈕關閉該 對話框。5、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free ,彈出 Mesh Areas 菜單，用鼠標 左鍵點選5個隔熱材料平面，然后點擊OK按鈕開始劃分網(wǎng)格。網(wǎng)格如圖10-40所示。15第10章熱分析典型工程實例 III圖10-39鋼材料模型的網(wǎng)格6、施加邊界條件1、選擇 Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Thermal>Con

37、vection>On Lines,彈出如圖10-41所示的Apply CONV on lines菜單，用鼠標左鍵點選隔熱板最左側的線段，然后點擊菜單上的OK按鈕。接下來彈出 Apply CONV on lines 對話框，在 VALI文本框中輸入 200,在VAL2I文 本框中輸入-50,如圖10-42所示，單擊 OK按鈕完成設置。圖10-41施加線對流載荷菜單圖10-42施加線對流載荷對話框2、選擇 Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Thermal>Convection>On Lines ,彈出 Apply

38、CONV on lines菜單，用鼠標左鍵點選隔熱板最右側的線段，然后點擊菜單上的OK按鈕。接下來彈出Apply CONV on lines對話框，在 VALI文本框中輸入 20,在 VAL2I文本框中輸入 25,單擊 OK按鈕完成設置。7、定義求解類型16選擇 Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis ,彈出 New Analysis 對話框，選擇分析ANSYS流體及熱場分析類型為Steady-state,單擊OK按鈕關閉該對話框。8、求解1、選擇 Utility Menu>Select>Everything ,

39、選擇 Utility Menu>file>Save as 命令，彈出 Save Dtabase 對話框，在Save Dtabase to文本框中輸入102_start.db,保存上述操作過程，單擊 OK按鈕關閉該 對話框。2、選擇 Main Menu>Solution>Solve>Current LS ,出現(xiàn) Solve Current Load Step 對話框，同時出 現(xiàn)/STAT Command窗口，仔細閱讀/STAT Command窗口中的內(nèi)容，然后點擊Close按鈕，關閉/STAT Command窗口。點擊 Solve Current Load Step

40、對話框中的 OK按鈕，ANSYS開始求解計算。求解 結束后，出現(xiàn) Solution is done對話框，點擊 Close按鈕關閉該對話框。3、選擇 Utility Menu>file>Save as 命令，彈出 Save Dtabase對話框，在 Save Dtabase to 文本框中 輸入102_end.db,保存求解結果，單擊OK按鈕關閉該對話框。9、查看求解結果1、選擇 Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal Solution ,彈出 List Nodal Solution 對 話框，在 Item to

41、 be listed 列表框中選擇 Nodal Solution>DOF solution>Nodal Temperature 選項，如圖10-43所示，單擊OK按鈕，ANSYS顯示窗口顯示如圖10-44所示的各節(jié)點的溫度值。圖10-43列表求解節(jié)點溫度對話框圖10-44各節(jié)點溫度顯示列表172、選擇 Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu,彈出如圖 10-45 所示的 Contour Nodal Solution Data 對話框，在 Item to be contou

42、red 列表框中選擇 Nodal Solution>DOF solution>Nodal Temperature選項，單擊 OK 按鈕，ANSYS 顯示窗口顯示如圖 10-46 所示的隔熱板內(nèi)部溫度分布的等值線云圖。第10章熱分析典型工程實例圖10-45顯示節(jié)點溫度對話框圖10-46隔熱板內(nèi)部溫度分布等值線云圖3、選擇 Main Menu>General Postproc>Plot Results>Vector Plot>Predefined ,彈出如圖 10-47 所 示的 Vector Plot of Predefined Vectors 對話框，在 I

43、tem 選項卡中選擇 Flux & gradient >Thermal flux TF10- 48選項，其余采用默認設置，單擊 OK按鈕關閉該對話框。隔熱板內(nèi)的熱量流動矢量分布如圖 所示。18ANSYS流體及熱場分析圖10-47矢量顯示對話框:iTh?=lT7EiiEg Ntia7,e3 cwlit-1.ANAWi 5 Z00909s27ilWFfc59附帶光盤附帶光盤圖10-48隔熱板內(nèi)熱量流動的矢量分布10.3工程實例3電子元器件散熱裝置溫度分布實例 10-3_start實例 103_end”19第10章熱分析典型工程實例附帶光盤AVICh1010 - 3.avi在本實例中的

44、電子元器件工作時，由于有電流白通過會向外發(fā)出熱量，其生熱率為1000kW。如此大的散熱量需要利用導熱性能較好的材料及時導出，否則電子元件容易燒毀。本實例中的電子元件主要由銅制的線路組成，銅的導熱系數(shù)為 386 W/m- C；在電子元件外包有鋼制的保護層，鋼 的導熱系數(shù)為20 W/m-C；在鋼制保護層上表面粘接導熱系數(shù)為180 W/m-C鋁制散熱肋片。其幾何結構如圖10-49所示。試求：(1)整個系統(tǒng)的溫度分布；(2)整個系統(tǒng)的溫度最大值；(3)將求解結果輸出圖片(不可使用截圖軟件截圖)。20圖10-49散熱組件結構圖由于在本實例中，電器元件的散熱率以及各材料的屬性均可認為恒定，不隨時間和溫度的

45、變 化而變化。故本例可采用穩(wěn)態(tài)求解類型進行求解。1、定義分析文件名1、選擇 Utility Menu>File>Change Jobname,在彈出的單元增添對話框中輸入Example10-3 ,然后點擊OK。2、選擇 Main Menu>Preferences ,彈出 Preferences for GUI Filtering 對話框，點選 Thermal 復選 框，單擊OK按鈕關閉該對話框。2、建立幾何模型1、選擇 Main Menu>Preprocesor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dime

46、nsions ，彈出 Create Rectangle by Dimensions對話框，在X1、X2對話框中分別輸入 0、0.05,在Y1、Y2中分別輸入 0、 0.03,如圖10-50所示。2、單擊Apply按鈕，在X1、X2對話框中分別輸入 0.02、0.03,在Y1、Y2中分別輸入0.01、 0.02,如圖10-51所示。3、單擊Apply按鈕，在X1、X2對話框中分別輸入 0、0.05,在Y1、丫2中分別輸入0.03、0.05, 如圖10-52所示。4、單擊Apply按鈕，在X1、X2對話框中分別輸入 0.01、0.02,在Y1、Y2中分別輸入0.04、 0.05,如圖10-53所示

47、。5、單擊Apply按鈕，在X1、X2對話框中分別輸入 0.03、0.04,在Y1、Y2中分別輸入0.04、 0.05,單擊 OK,如圖10-54所示。ANSYS流體及熱場分析圖10-50建立長方形幾彳S面對話框1圖10-51建立長方形幾彳S面對話框2圖10-52建立長方形幾彳S面對話框3圖10-53建立長方形幾彳S面對話框4圖10-53建立長方形幾彳S面對話框56、選擇 Main Menu>Preprocesor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas ,彈出 Subtract Areas菜單，在文本框中輸入 3

48、（或用鼠標左鍵點選第3個長方形），單擊OK按鈕，然后在文本框中輸入4,單擊OK按鈕。完成此步驟后，小長方形4將大長方形3的相應位置截取為空白。7、重復上面的方法，利用小長方形5將大長方形3的相應位置截取為空白。8、選擇 Main Menu>Preprocesor>Modeling>Operate>Booleans>Overlap>Areas ,彈出 Overlap Areas菜單，在文本框中輸入 1, 2,單擊OK按鈕關閉該對話框。9、選擇 Main Menu>Preprocesor>Numbering Ctrls>Compress Num

49、bers , 彈出 Compress Numbers 對話框，在Label下拉列表框中選擇 Areas,單擊OK按鈕關閉該對話框。10、選擇 Main Menu>Preprocesor>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Areas ,彈出 Glue Areas 菜單，用鼠標點選鋁制散熱片平面和鋼制外殼平面，然后單擊OK按鈕關閉該對話框。壓縮平面編號，建立好的幾何模型如圖10-54所示。其中1號平面為銅制電子元件，2號平面為鋁質(zhì)散熱片，3號平面為鋼制外殼。21圖10-54散熱裝置幾何模型模型第10章熱分析典型工程實例3、定義材料屬性

50、1、選擇 Main Menu>Preprocesor>Material Props>Material Models ,彈出 Define Material Model Behavior對話框。2、在 Material Models Available 列表框中依次雙擊 Thermal > Conductivity、Isotropic 選項，彈 出Conductivity for Material Number 1 對話框，在文本框中輸入銅的導熱系數(shù) 386,如圖10-55所示, 單擊OK按鈕關閉該對話框。3、在 Define Material Model Behavio

51、r 對話框中選擇 Material>New Model ,彈出 Define MaterialID對話框，在文本框中入材料參數(shù)號2,單擊OK按鈕關閉該對話框。4、在 Material Models Available 列表框中依次雙擊 Thermal > Conductivity、Isotropic 選項，彈 出Conductivity for Material Number 1 對話框，在文本框中輸入鋁的導熱系數(shù)180,如圖10-56所示,單擊OK按鈕關閉該對話框。5、在 Define Material Model Behavior 對話框中選擇 Material>New

52、Model ,彈出 Define Material ID對話框，在文本框中輸入材料參數(shù)號3,單擊OK按鈕關閉該對話框。6、在 Material Models Available 列表框中依次雙擊 Thermal > Conductivity、Isotropic 選項，彈 出Conductivity for Material Number 1 對話框，在文本框中輸入鋼的導熱系數(shù)20,如圖10-56所示,單擊OK按鈕關閉該對話框。圖10-55定義銅的導熱系數(shù)圖10-56定義鋁的導熱系數(shù)22圖10-57定義鋼的導熱系數(shù)4、定義分析單元1、選擇 Main Menu>Preprocesor&

53、gt;Element Type>Add/Edit/Delete ,彈出 Element Type 對話框。 單擊 Add 按鈕，彈出如圖 10-58 所示的 Library of Element Types 對話框，在 Library of Element Types 選項欄中分別選擇 Thermal Solid、8node 77選項，然后單擊 OK關閉該對話框。2、單擊Element Type對話框上的 Close按鈕關閉該對話框。ANSYS流體及熱場分析圖10-58定義單元類型對話框5、劃分網(wǎng)格1、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>

54、Size Cntrls>ManualSize>Lines>All Lines,彈出 Element Sizes on All Selected Lines對話框，在SIZE文本框中輸入 0.005,在Space文本框中輸入 1, 如圖10-59所示，單擊 OK按鈕關閉該對話框。圖10-59定義網(wǎng)格單元尺寸對話框2、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Default Attribs ,彈出 Meshing Attributes對話框，在MAT下拉列表框中選擇 1,其余選項采用默認設置，如圖

55、10-60所示，單 擊OK按鈕關閉該對話框。23第10章熱分析典型工程實例圖10-60定義網(wǎng)格屬性對話框3、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free ,彈出 Mesh Areas 菜單，在文本 框中輸入1,然后點擊OK按鈕開始劃分電子元件模型的網(wǎng)格。4、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Default Attribs ,彈出 Meshing Attributes對話框，在MAT下拉列表框中選擇 2,其余選項采用默認設置

56、，單擊 OK按鈕關閉該 對話框。5、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free ,彈出 Mesh Areas 菜單，在文本 框中輸入2,然后點擊OK按鈕開始劃分散熱片模型的網(wǎng)格。6、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Default Attribs ,彈出 Meshing Attributes對話框，在MAT下拉列表框中選擇 3,其余選項采用默認設置，單擊 OK按鈕關閉該 對話框。7、選擇 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free ,彈出 Mesh Areas 菜單，在文本 框中輸入3,然后點擊OK按鈕開始劃分鋼制外殼模型的網(wǎng)格。8、劃分好的網(wǎng)格如圖10-61所示。6、施加邊界條件1、選擇 Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Thermal>Heat Generat>On Areas ,彈出 Apply HGEN on ARs菜單，在文本框中輸入 1，單擊OK按鈕，彈出Apply HGEN on areas對話框。在VALUE 文本框中輸入10E6,