CST熱仿真實(shí)例(1)- 針式散熱片,THs穩(wěn)態(tài)求解器
這期我們介紹熱仿真中的熱穩(wěn)態(tài)求解器,仿真散熱片的溫度分布。
1. 建模
直接開多物理工作室,修改單位,使用宏Contruct->Parts->Pin Heatsink
選中底面,點(diǎn)擊Extrude,建立一個(gè)高度為0.5的底座,作為熱源。
將散熱片金屬改為鋁,材料庫(kù)中的鋁有熱仿真需要的物理屬性。
2. 熱仿真設(shè)置
添加熱源,雙擊底座,輸入5瓦功率。
用Pick Face Chain功能選中所有的散熱片的面,定義其熱表面屬性。
這里我們放對(duì)流熱傳遞系數(shù)20。
然后定義接觸面屬性,雙擊底座,按Enter,雙擊散熱片,按Enter,出現(xiàn)對(duì)話框,輸入熱阻0.1。
在背景中查看材料,確保是空氣,有熱仿真方面的屬性,如需要,可用Copy Properties from Material選項(xiàng)將背景定義成空氣。
邊界方面,我們可用Open(add space)自動(dòng)添加一定的背景距離,雖然熱仿真并不建議用open。
可查看網(wǎng)格。
進(jìn)入THs熱穩(wěn)態(tài)求解器
環(huán)境溫度為293開爾文,相當(dāng)于20攝氏度左右。開始仿真。
穩(wěn)態(tài)結(jié)果我們主要看兩個(gè),熱流密度和溫度分布。
這個(gè)案例基本上就是宏Construct->Demo Examples -> Heat Sink with Thermal Source所建的模型,細(xì)節(jié)上略有區(qū)別,比如邊界尺寸,網(wǎng)格等,結(jié)果基本一樣。
小結(jié):
1. Ths和Tht不是流體計(jì)算,所以對(duì)背景空間(空氣流體)要求不高。優(yōu)勢(shì)是仿真快,缺點(diǎn)是假設(shè)量輸入較多,比如最主要的是對(duì)流熱傳遞系數(shù),用來(lái)表示固體和流體之間的熱交換效率。案例中的20是經(jīng)驗(yàn)值,每個(gè)面都設(shè)定20是非常粗略的做法。
2. 接觸面屬性可用于仿真接觸熱阻或薄層阻熱材料,無(wú)厚度仿真。THs穩(wěn)態(tài)忽略熱熔(Thermal capacitance)也就是說(shuō),熱平衡情況下,該薄膜儲(chǔ)存的熱量對(duì)結(jié)果無(wú)影響。
3. 熱仿真一定要檢查好材料的熱仿真屬性:密度,導(dǎo)熱系數(shù),比熱容,由這些量計(jì)算出的熱擴(kuò)散系數(shù)(diffusivity)量級(jí)要合適,一般在e-5。
必須定義的量:熱源,材料的熱仿真屬性,環(huán)境溫度,邊界條件。
建議定義的量:散熱面的對(duì)流熱傳遞系數(shù)。
可選定義的量:接觸面的熱阻和熱容。