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【仿真赛】ANSYS在电源设备热设计中的应用

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johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-25 16:45:30
摘要:应用CFD热分析技术,可以在产品设计阶段获得大损耗器件的温度分布,从而优化设计,选取最优方案。Ansys是目前比较流行的专业的面向工程师的电子产品热分析软件之一,利用它可以减少计算量,缩短研制周期,降低成本。本文利用ansys软件针对两款散热器的三种方案做热仿真对比,最终选出最优方案。
关键词:电源设备 热设计 ansys软件




1 引言
电子技术不断发展,大功率器件的发热功耗越来越大,热流密度不断增加。采用有效的散热设计可以控制产品内部所有电子元器件的温度,使其在所处的工作环境下不超过稳定运行时标准及规范所规定的最高温度,已保证产品正常运行的安全性,长期运行的可靠性。
ANSYS是目前比较流行的专业的面向工程师的电子产品热分析软件之一,利用它可以减少计算量,缩短研制周期,降低成本。本文主要是利用ANSYS软件针对一种电源设备两款散热器的三种散热方案做散热仿真对比,最终选出合理的散热方案。
2 ANSYS软件功能及特点介绍
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。 ANSYS软件广泛用于航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等领域。该软件可以解决不同类型的问题:系统级、组件级、封装级。本文针对ANSYS散热设计进行介绍。
该软件有如下技术特点:
快速建模:利用各种形状的几何模型与现成的模型库可以方便的建立所求解问题的模型。具有MCAD、ECAD/IDF、PROE等软件的直接导入。
具有自动化的非结构化网格生成能力:可以逼近各种复杂的几个形状,大大减少网格数目,提高模型精度。同时还支持结构化和非结构化的不连续网格,可在不降低模型精度的情况下减少网格数量以提高计算速度。
广泛的模型能力:涵盖强迫对流、自然对流和混合对流模型、热传导模型、流体与固体之间的耦合传热模型、物体表面间的热辐射模型。另外,还可以模拟层流、紊流,瞬态及稳态问题、多种流体介质问题。
强大的解算功能:具有强大的CFD(计算流体力学)、有限体积方法(Finite Voium Method)结构化与非结构化网格的求解器,并行算法,能够实现UNIX或NT的网格并行。
强大的可视化后置处理:分析结果可以通过视图的形式输出,包括速度矢量图、等值面图、例子轨迹图、网格图、切面云图、点示踪图,非常直观。
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-25 16:49:55
 
3 设计输入
1)案例问题描述
针对某电源设备进行改装设计,需要借用现有设备散热器直接安装调试使用,通过对现有两款散热器做散热仿真对比,选出适合本案例的散热器。
3.1.1 现有两款散热器截面形状如下图1、图2。






johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-25 17:18:19
 
3.1.2设计输入要求及主要器件损耗
1)高温工作环境温度为45℃,散热方式为风冷
2)器件的最高温度不大于115℃
3)关键器件损耗为515W,损耗见下表1
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-25 17:20:16
 
3.1.3 现有风扇 型号:P2123HBL 2个,参数如下表2:
johnny_lg
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  • 2012-12-25 17:21:11
 
所需风量计算:
q`=1.76Q/△T=1.76x515/15=60.6CFM
Q为元器件损耗,q`为理论计算需求风量,△T为空气温升
实际选取风扇的风量为q=1.5q`=90.75CFM<108CFM,因此选用两个风扇一吹一吸可以满足使用要求。
4 结构布局
此电子产品采取的是风冷散热模式,主要功耗器件直接固定在散热器上,正常运行时损耗发热通过热传导直接把所产生热量传导至散热器上,然后通过风扇加快空气流通将热量带走。下图3、图4分别为采用散热器1(方案一)、散热器2(方案二)的结构布局。
johnny_lg
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  • 2012-12-25 17:22:55
 
5 仿真计算分析 ANSYS软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型;分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析,可模拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析及优化分析能力;后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示(可看到结构内部)等图形方式显示出来,也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
针对此案例首先根据设计输入进行建模,ANSYS提供了各种电子设备常用的元器件模型,可以方便的建模。完整模型如下图5、图6:





johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-25 17:25:11
 
建立模型之后,需要划分网格,网格划分的好坏直接会影响计算的精度和计算时间。一般来说,细网格计算精度较高,但网格细化后获得的网格数太多会严重影响计算时间,因此仅采用粗网格划分,对部分器件进行细化处理,以达到理想的网格数量。
经过建模、网格划分及迭代次数、环境温度等信息的设置之后,运行计算。以下图7、图8分别为方案一、方案二仿真计算之后的温度分布分布云图:



johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-25 17:26:21
 
两种方案对比可以看出:进风口环境温度为45℃时,两种方案的台面最大温度分别如下
Tmax1=115℃
Tmax2=103℃
对比发现:方案二中散热器散热效果优于方案一种散热器。
对于方案二改变进出风方向(称为方案三),重新仿真计算,温度分布云图如下图9




johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-25 17:26:32
 
散热器台面最大温度为Tmax3=100℃,小于设计输入中要求的115℃,可以满足要求。
根据对以上三种方案的仿真计算对比,方案三中所选散热器及进出风方案,可以满足设计输入要求。
6 结论
利用热分析软件ANSYS强大的分析功能,在电子产品设计初期,通过建模、对比仿真计算,可以减少复杂的公式计算,能得到直观的温度分布云图,选出最优化方案。根据分析结果,可以对设备结构设计、元器件布置和安装提供参考依据,有效的降低产品设计成本,缩短研发周期,提高电子产品的可靠性。



johnny_lg
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  • 2012-12-25 17:36:57
 
终于完工了
世纪电源网-九天
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超级版主
  • 2012-12-25 17:54:33
 
这帖子太好了。。支持楼主的原创技术帖!
johnny_lg
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  • 2012-12-26 11:50:40
 
呵呵 谢谢 九天
dq8259
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  • 2012-12-25 20:18:13
 
卢工,好贴啊,先马克一下,细细品读!
ydcman
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副总工程师
  • 2012-12-25 20:32:33
 
不错!
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-26 11:52:05
 
谢谢
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-26 11:51:30
 
董大师 辛苦了
caopengfei
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本网技师
  • 2013-1-4 11:13:56
 
很难得的经典贴!收藏回去慢慢拜读了!
engineer110
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本网技师
  • 2012-12-25 21:40:58
 
比较系统 顶一个
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-26 12:57:16
 
dq8259
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副总工程师
  • 2012-12-28 12:42:16
 
好贴一定要每天顶!
johnny_lg
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高级工程师
  • 2013-1-4 10:26:00
 
再分析一个案例
zhangchongjin
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高级工程师
  • 2012-12-28 15:22:07
 
有个问题,就是模型需要很高的机械设计知识么?如何设计特定形状的模型
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-29 09:36:45
 
这种仿真的建模还是很简单的 不需要很多专业的机械设计知识,
但是至少你要了解元器件的材质之类的吧
目前我也没有搞过他复杂的模型 ANSYS我也是刚接触不久的
我之前也不是用的ANSYS
共同探讨学习哈

liweicheng
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  • 2012-12-26 11:51:42
 
楼主用的是ANSYS里哪款的软件?叫什么名字,能说一下就从2D里怎么导入3D的里面的流程么?
zhangchongjin
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高级工程师
  • 2012-12-28 15:20:50
 
我想了解下对于电力器件的热仿真,因为对于功率电路,我们要设计大型的散热系统,但是功率器件的发热参数怎么和那个散热片的形态设计相结合,同时能够看到各种不同散热方案的热传导效率,这样可以方便我们选择合适的散热设计来达到功率电路的要求,可以稍微说下么?比如怎么和功率电子结合?还有材料,主被动散热等
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-29 09:58:18
 
真正的热设计选择散热器是需要做很多计算的 我这种做结构的业余散热设计到没做过计算
我一般都是在现有产品的基础上大概评估一下,需要什么样的散热器,然后再做热仿真对比下的,然后在结合供应商现有散热器型材作调整下 选择最接近合适的
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-29 09:59:29
 
自然冷却散热器的设计方法
考虑到自然冷却时温度边界层较厚,如果齿间距太小,两个齿的热边界层易交叉,影响齿表面的对流,
所以一般情况下,建议自然冷却的散热器齿间距大于12mm,如果散热器齿高低于10mm,可按齿间距≥1.2倍齿高来确定散热器的齿间距。
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-29 09:59:41
 
自然冷却散热器表面的换热能力较弱,在散热齿表面增加波纹不会对自然对流效果产生太大的影响,所以建议散热齿表面不加波纹齿。

johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-29 09:59:59
 
自然对流的散热器表面一般采用发黑处理,以增大散热表面的辐射系数,强化辐射换热。
由于自然对流达到热平衡的时间较长,所以自然对流散热器的基板及齿厚应足够,以抗击瞬时热负荷的冲击,建议大于5mm以上。
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-29 10:02:57
 
至于自然冷却和风冷的选择是需要计算的
散热器冷却方式的判据
材料热流密度q=∧(t1-t2)/d

∧--表示材料导热系数
t1--表示热表面的温度
t1--表示冷表面的温度
d--表示材料厚度 热流密度大,初生坯壳增长太快,会增加振痕... 3m/min,弯月面处的热流密度;普通结晶器2MMW/m2,热顶结晶器0.5MMW/m2。
johnny_lg
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  • 2012-12-29 10:07:36
 
对通风条件较好的场合:散热器表面的热流密度小于0.039W/cm2,可采用自然风冷。 对通风条件较恶劣的场合:散热器表面的热流密度小于0.024W/cm2,可采用自然风冷。
散热器强迫风冷方式的判据
对通风条件较好的场合,散热器表面的热流密度大于0.039W/cm2而小于0.078W/cm2,必须采用强迫风冷。
对通风条件较恶劣的场合: 散热器表面的热流密度大于0.024W/cm2而小于0.078W/cm2,必须采用强迫风冷。



wjingxy
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本网技师
  • 2012-12-29 13:52:39
 
先学习了
wjingxy
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本网技师
  • 2012-12-29 13:57:56
 
不错 不错
chimexia
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最新回复
  • 2021-11-26 16:08:26
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热呀,热!不知从何入手。
gaon
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  • 2012-12-26 09:03:33
 
好贴,有实例有分析,不过建议楼主一楼发完比较好,这样看着好分裂.
wxyy_520
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  • 2012-12-26 09:04:48
 
那么强悍啊,真的可以3D仿真?包括有saber的一切功能?
johnny_lg
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  • 2012-12-26 09:11:03
 
导入3D仿真室没问题的 像Flotherm icepak 都可以直接导入仿真的 不过是否包含saber功能 这个倒是不知道的 没用过的
engineer110
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本网技师
  • 2012-12-26 16:28:55
 
我用的FLOTHERM做仿真的 感觉直接导入设置不太方便的 感觉不太准确的 我一般是先导入然后在3D的基础在重新建模的
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-26 09:08:35
 
主要有插入图片的 插入图片还有限制的
johnny_lg
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  • 2012-12-26 09:12:14
 
呵呵 插入图片限制的 所以就没有一起贴出来了哦
wjingxy
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本网技师
  • 2012-12-26 13:43:26
 
看了几篇 觉得这篇还算给力
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-26 21:01:05
 
johnny_lg
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  • 2012-12-27 09:15:51
 
engineer110
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本网技师
  • 2012-12-27 09:22:47
 
先下载了 也学学ANSYS
engineer110
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本网技师
  • 2012-12-27 09:23:41
 
顺便问一个有更高版本的下载地址吗?
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-27 10:49:07
 
我也是听别人说 ANSYS12.0最稳定 就装这个了
高版本的你在找找看 哦
Smilence1
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初级工程师
  • 2013-8-19 10:25:41
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有没有solidworks的下载地址啊,求一个~另外做有限元分析,静力分析和热分析,ansys和solidworks flow simulation哪个更好啊?
Smilence1
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初级工程师
  • 2014-1-1 12:15:32
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是英文版还是中文版啊?有没有中文版?
dq8259
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  • 2012-12-27 12:47:56
 
我也是这样认为的,整篇都发在一楼比较好,会更加赏心悦目。卢工,你说呢?
johnny_lg
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  • 2012-12-27 16:23:11
 
没办法 图纸不能一起插入的
改天抽个时间试试看能不能一起发出去
dq8259
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  • 2012-12-27 13:02:16
 
在仿真过程中,是否考虑了对流载荷?
johnny_lg
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  • 2012-12-27 16:27:57
 
有的哦
dq8259
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  • 2012-12-27 13:06:40
 
热传递采用的是什么分析方法?辐射吗?
engineer110
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本网技师
  • 2012-12-27 13:30:33
 
呵呵 替楼主回复下哈 我没用过ANSYS 准备学学 之前用的别的软件
这种情况应该主要是通过传导到热量直接传导到散热器上 然后在通过风扇加快空气流通 把热量带出去的吧
至于辐射嘛 应该会考虑器件的辐射的吧
是不?
johnny_lg
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  • 2012-12-27 16:28:56
 
楼上兄弟回复的很好 一般功率器件在仿真的时候都会考虑点辐射的
dq8259
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副总工程师
  • 2012-12-27 13:09:44
 
图7中,发热量很大的那个元件是怎么处理的?
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-27 16:31:55
 
针对此案例来说 所有的功率器件都是直接紧贴散热器放置的
热量直接传导到散热器上 然后通过风扇加快空气流通带走的
方案二和方案单对比 把发热量最大的那个功率器件放置在进风口,这样温度比放置在出风口效果要好一点的
dq8259
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  • 2012-12-28 12:52:41
 
看了一下ANSYS的手册介绍,ANSYS 热分析用于确定物体中的温度分布。
在做热分析时主要考虑的物理量是:热量的获取和损失、热梯度、热通量。
软件可模拟三种热传递方式:热传导、热对流、热辐射。
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-28 23:50:14
 
这个嘛,各有各的好处吧,flotherm是专门做散热的软件,我之前一直用的这个软件,最近才学的ansys
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-28 23:52:36
 
恩是的
dq8259
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  • 2012-12-27 13:12:50
 
设计中有无分析热应力?电源设计中是怎样减少热应力的?
wjingxy
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本网技师
  • 2012-12-27 13:32:43
 
为同为做散热的兄弟 顶一贴
貌似 参赛的散热方面文章不多哈
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-27 16:34:30
 
谢谢
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-27 16:33:12
 
呵呵 降低器件工作时候的温度呗
dq8259
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  • 2012-12-28 12:49:41
 
这两天关注了一下ANSYS在热设计方面的应用,没有用过Flotherm,不知道这个软件和ANSYS哪个在热仿这一块儿功能更强大,卢工,你做电源结构设计的,有什么体会吗?
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-29 09:49:58
 
这个嘛 各有各好的好处吧
之前我有用过FLOTHERM这个软件的 这个是比较专一做散热仿真的
ANSYS我也是最近才接触的 也挺好的 呵呵
johnny_lg
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  • 2012-12-27 16:36:45
 
谢谢关注 有时间一起多讨论讨论
cumtzhangwang
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  • 2012-12-27 16:44:30
 
这就是一篇高质量的论文啊~~
LZ用的ANSYS12.0?
johnny_lg
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  • 2012-12-27 17:33:26
 
呵呵 谢谢 相互学习
cx123
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高级工程师
  • 2012-12-27 20:05:20
 
效果清晰 这个仿真是大功率的还是小功率的?
johnny_lg
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高级工程师
  • 2012-12-27 22:23:30
 
呵呵 对于我们的产品来说算是大功率的了
shaoyu_zhang
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本网技师
  • 2012-12-28 11:15:51
 
排在前面的都是好文章啊 顶个贴来着
shaoyu_zhang
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本网技师
  • 2012-12-28 11:19:03
 
我只关注散热的帖子 给你顶一个
dq8259
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  • 2012-12-28 12:58:56
 
卢工,我在一份资料上看到介绍说采用均衡适度的细网格可以得到复模态,网格密度通常是由预期的热梯度决定。这个热梯度是什么意思啊?你通常都是怎么设置的?
johnny_lg
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  • 2012-12-28 16:04:48
 
这个热梯度应该就是温度在某个方向的变化速度吧
温度在某个方向的变化速度主要是所选的导热介质的导热系数和传导的两器件的温差决定的
dq8259
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  • 2012-12-28 13:00:57
 
热梯度大的地方,是不是热量分布非常不均?此时网格是不是需要划分的更细一些?
johnny_lg
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  • 2012-12-28 16:08:29
 
关于网格的划分,不止是ANSYS 还有ICEPAK FLOTHERM 都是一样,
网格不能太密集,太密集了会影响计算时间,
但也不能太稀疏,太稀疏了会影响计算精度,通常都是设置为中等,
然后再对关键器件局部加密处理
shaoyu_zhang
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  • 2012-12-29 14:22:19
 
每天过来学习一点点 LZ互动的可以 支持一贴
engineer110
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  • 2012-12-29 15:15:02
 
LZ 可否共享一点ANSYS的学习资料呢 只要散热方面的 哦
johnny_lg
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johnny_lg
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johnny_lg
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johnny_lg
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johnny_lg
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engineer110
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  • 2012-12-30 21:54:42
 
先下载了 谢谢LZ
johnny_lg
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  • 2012-12-30 22:08:47
 
这些教程很多也都是从网上下载的
你可以先下载看看
你那边要是有什么好的资料也可以共享一下
shaoyu_zhang
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  • 2012-12-31 21:35:15
 
先下载 搜集看看 学习下
johnny_lg
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  • 2013-1-2 09:20:58
 
多多交流 有问题就贴出来 一起讨论讨论
wjingxy
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  • 2013-1-1 09:57:40
 
先下载了 楼主辛苦了
johnny_lg
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多多交流 共同提高
li727bo
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  • 2012-12-29 23:14:35
 
不错,这份贴子给初学者提供了一个详细的使用ANSYS来做热设计仿真的案例
ydcman
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  • 2012-12-30 11:16:32
 
好贴子,楼主加油啊!
engineer110
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  • 2012-12-30 21:55:22
 
好帖子 也顶一个 LZ加油!
johnny_lg
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  • 2012-12-30 22:07:40
 
这个也是最近做的一个简单的案例
刚好看到电源在搞这个活动 就以论文的形式发出来给大家分享一下
谢谢 支持
johnny_lg
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  • 2013-1-2 09:19:28
 
呵呵 谢谢 共同交流学习一下
johnny_lg
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  • 2012-12-30 22:05:58
 
是啊 这个也是一个比较简单的案例的
适合初学者练习的
刚开始就是从一些简单的案例慢慢开始做起
bobery
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  • 2012-12-31 16:24:35
 
是的,万事开头都从底层开始,步步攀登
johnny_lg
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  • 2012-12-31 18:39:11
 
是啊 软件学习就是需要自己多去摸索摸索的
摸索的多了就懂了
johnny_lg
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  • 2012-12-31 18:40:54
 
仿真计算的结果还要和实际试验测试的结果做对比
只有不断对比 不断优化 才能对自己的水平有所提高
增加仿真的设计的可靠性
engineer110
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本网技师
  • 2012-12-31 21:01:39
 
是啊 我之前刚开始学习Flotherm的时候就是自己慢慢摸索
很多地方刚开始都是搞不定 后来摸索的多了 就慢慢搞懂了
现在开始学习ANSYS 以后有不懂的地方 还希望楼主多多指导哈
johnny_lg
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  • 2013-1-1 21:04:39
 
这个软件我也是才用没好久的
以后有问题共同交流
有的资料也可以一起共享一下
johnny_lg
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  • 2013-1-2 09:28:18
 
ansys好的学习网站
马棚网机械资讯ANSYS高级技术分析指南 专题文章列表 http://www.mapeng.net/news/ANSYS_technical_analysis_guider/index.html
johnny_lg
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  • 2013-1-2 09:31:21
 
热力分析——辐射热分析

热辐射是借助于电磁波的能量传播过程。由于热辐射引起的热流与物体表面热力学温度的4次方成正比,因此热辐射分析是高度非线性的。 必须理解三个基本概念:黑体、灰体和角系数。
黑体:当热辐射电磁波投射到物体表面上时,其能量全部吸收掉,这样的物体称为黑体。
灰体:若部分被吸收,部分被反射和透射,则称为灰体。
角系数:表示表面J吸收由表面I发出的辐射能量与表面I所发出的总辐射能量的比值。
求解辐射热分析的方法
1 非隐藏法和隐藏法
非隐藏法(non-hidden method )和隐藏法(hidden method)是计算角系数的两种不用的方法。
非隐藏法:在计算过程中,无论单元是否被阻挡,都计算该单元与其他单元上的角系数。
提示:只有所有的辐射面完全看到对方时,才能使用非隐藏法,否则热分析的结果不正确。
隐藏法:是一种简化的方法,采用此方法计算时,所有的变量均视为常数。
提示:隐藏法需要明显的较长的计算时间,所以仅当辐射面之间有障碍存在或辐射面无法分组计算时才选用。
johnny_lg
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  • 2013-1-2 09:31:55
 
2 点-点问题 ansys程序模拟两节点或多对节点的热辐射时,应使用辐射线单元LINK31。LINK31可以计算两点之间因辐射引起的热交换。
使用此单元应明确的指明以下单元实常数。
2.1 有效的辐射表面面积
2.2 角系数
2.3 辐射率
2.4 stafan-bolzmann常数
提示:若采用国际单位制,stanfan-bolzmann常数数值为5.67*e-8 w/(m*m*k*k*k*k)
3 点-面问题
ansys程序模拟点-面问题时,采用表面效应单元。
SURF151用于2D分析。
SURF152用于3D分析。
johnny_lg
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  • 2013-1-2 09:32:12
 
4 面-面问题及AUX12矩阵生成器
热辐射分析过程中,常常出现面与面之间的辐射问题,对于这类问题,角系数往往比较复杂。为此,ansys采用AUX12矩阵生成器,用于生成各辐射面之间的角系数矩阵,并将其作为超单元进行热分析。
利用AUX12进行辐射热分析需按照以下三个步骤:
4.1 定义辐射面
所谓定义辐射面,是指在原来的有限元模型表面覆盖一层新的单元,以进行辐射热分析。若原模型为2D,则应覆盖link32单元。若原模型为3D,则覆盖shell57单元。
提示:由于link32和shell57不支持几何对称性,因此必须建立完整的几何模型。
4.1.1 在前处理器中建立有限元模型
4.1.2 在2D实体模型的边上覆盖link32单元,在3D实体模型的表面覆盖shell57单元。
main menu/ preprocessor/ modeling /create/elements/surf&contact/surf effect/general surface/ extra node
提示:注意所覆盖单元的节点一定要与相应实体单元的对应节点编号重合。
AUX12规定辐射方向是shell57的正Z向或link32的正Y向,面与面之间的辐射方向应该是相对的。此外,节点的排列顺序决定了单元的方向。
可以用以下方法检验单元的辐射方向是否相对:
utility menu/plotctrls/symbols
4.1.3 定义一个空间节点
如果所分析的系统是一个开放的系统,尤其是系统中含有灰体(辐射率小于1),必须定义一个空间节点,用于吸收没有被模型中其他辐射面所吸收的辐射能量,以保证能量守恒。
4.2 生成角系数矩阵
4.2.1 进入AUX 12
main menu/ radiation opt
4.2.2 选择组成辐射面的节点和单元
main menu/ select/ entities
4.2.3 指定模型的维度(2D or 3D)
main menu/ radiation opt/ matrix method/ other settings
对于2D模型,又可分为平面与轴对称两种情况,这由圆周方向分隔数量NDIV来确定,当NDIV=0时,表示模型是2D平面;当NDIV大于0时,表示模型是2D轴对称。例如,NDIV=10,表示模型为2D模型,每段为36°。
4.2.4 设置辐射率
main menu/ radiation opt/ matrix method/ emissivities
4.2.5 定义 stefan-bolzmann 常数
main menu/ radiation opt/ matrix method /other settings
4.2.6 指定计算角系数的方法
main menu/radiation opt/ matrix method/ write matrix
4.2.7 指定空间节点
main menu/ radiation opt/ matrix method/other settings
4.2.8 写辐射矩阵文件
mani menu/radiation opt/ matrix method/write matrix
4.3 角系数矩阵用于热分析
生成辐射矩阵并将其写入到相应文件以后,可进入ansys前处理器并以超单元的形式读取该矩阵。
4.3.1 进入前处理器
main menu/preprocessor
4.3.2 设置单元类型为超单元
main menu/ preprocessor /modeling/ create/ elements/ elem attributes
4.3.3 从SUB文件读入辐射矩阵
main menu/ preproccesor/modeling/ create/ elements/ superelements/ from .USB File
4.3.4 删除原来覆盖的LINK32单元或SHELL57单元
main menu/ preprocessor/modeling/delete/elements
4.3.4 分配已知的边界条件到空间节点
A1: main menu/ preprocessor/loads/ define loads/ apply/ thermal/temperature/on nodes
B1: main menu/solution/ define loads/ apply/ thermal/ temperature/on nodes

A2: main menu/preprocessor/loads/ define loads/apply/initial condit'n/define
B2: main menu/solution/define loads/apply/initial condit'n/define

A3: main menu/preprocessor /loads/define loads/apply/thermal/ temperature/uniform temp
B3: main menu/solution/ define loads/apply/thermal/temperature/uniform temp
C3: main menu/preprocessor/loads/define loads/setting/uniform temp
D3: main menu/ solution/define loads/setting/uniform temp

A4: main menu/ preprocessor/loads/define loads/setting/reference temp
B4: main menu/solution/define loads/setting/reference temp

此后的热分析步骤与常规热分析步骤相同。

dq8259
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  • 2013-1-2 09:58:29
 
卢工节假日还在不懈耕作,真是难得,ANSYS真是一款功能强大的软件,只是现在还没有推广开来,大多数人还不太了解,相信通过本活动的推广,会有越来越多的用户喜欢上ANSYS系列软件,卢工的案例分析和专题讲解非常精彩,刚接触ANSYS的朋友比较多,建议卢工给大家带来一些比较基础的专题讲解。谢谢卢工!
johnny_lg
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  • 2013-1-4 10:21:49
 
其实ANSYS现在使用的还是蛮多的
johnny_lg
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案例二:
元器件布局及损耗分布

johnny_lg
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高级工程师
  • 2013-1-4 10:31:30
 
计算温度分布云图

engineer110
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本网技师
  • 2013-1-5 09:29:22
 
又有新案例了 顶起一个
johnny_lg
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高级工程师
  • 2013-1-5 10:02:11
 
案例三:
元器件布局及损耗分布情况


johnny_lg
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  • 2013-1-5 10:04:21
 
计算温度分布云图

liweicheng
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  • 2013-1-7 00:01:36
 
实用
shaoyu_zhang
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本网技师
  • 2013-1-4 11:41:20
 
不错 可以继续分享一点有价值的资料 供我们这些初学者学习一下
johnny_lg
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  • 2013-1-4 15:22:24
 
ANSYS中给材料添加属性的方法:
方法一:
main menu/preprocessor/meshing/mesh/ attributes/default attribs-------出现meshing attributes 对话框,在【mat】 material number 下拉框中选择你需要的材料序号。单击OK

johnny_lg
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  • 2013-1-4 15:25:29
 
方法二:
1、点击SELECT/ENTITIES/ 第一项选择AREAS,第二项选择BY NUM/PICK ,然后点击OK,弹出面积选择框,选定面积,点击OK,完成面积选择。
2、点击SELECT/ENTITIES,第一项选择ELEMENTS,第二项选择ATTACHEED TO ,第三项选择 AREAS,表示所选择的单元为已选定面积中的单元,点击IK,选中面中的所有单元。
3、点击PLOT/REPLOT,将只显示已选定的单元和面积。
4、点击MAIN MENU/PREPROCESSOR/MATERIAL PROS/CHANGE MAT NUM,在NEW MATERIAL NUMBER 文本框中输入你需要的材料序号,在ELEMENTS NO.TO MODEFIED 输入ALL表示所选定的所有单元对应的材料属性转化为此材料属性。
engineer110
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本网技师
  • 2013-1-5 09:29:43
 
好资料 先收藏了 不错
shaoyu_zhang
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  • 2013-1-5 15:41:37
 
关注中 资料不错
johnny_lg
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  • 2013-1-5 15:49:29
 
热分析中的后处理知识
ANSYS将热分析的结果写入* rth文件中,它包含如下数据:
基本数据:节点温度
导出数据:1、节点及单元的热流密度
2、节点及的热梯度
3、单元的热流密度
4、节点的反作用热流率
5、其他
可以用gereral postpro查看结果,读入载荷和子步
Main menu /general postproc/read results-by load step
可以通过如下三种方式查看结果:
1、彩色云图显示
Main menu/gerneral postproc/node solu/Element solu/Elem table
2、矢量图显示
Main menu /general postproc /liot results/pre-defined or userdefined
3、列表显示
Main menu /general postproc/list result /nodal solu/element solu/reaction solu
caopengfei
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本网技师
  • 2013-1-5 17:46:04
 
卢工,请教一个问题,带风机的模块,依什么条件选取吹风还是抽风方式?
johnny_lg
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  • 2013-1-5 18:01:06
 
吹风冷却 通常用于热量分布不均匀,和单元需要有单独散热,风阻大且元器件较多
特点: 风压大、风量集中,
抽风则适合内部元器件热量分布均匀 分布情况
特点:风压小,风量大
johnny_lg
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  • 2013-1-6 09:42:04
 
针对案例三中的情况 更换一大风量的风扇
计算结果如下:



johnny_lg
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  • 2013-1-6 10:16:54
 
通过CFD软件仿真,进行不同方案对比时,可以比较方便的得出结果,减少复杂繁琐的计算,节约时间和成本
johnny_lg
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  • 2013-1-7 12:24:08
 
johnny_lg
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  • 2013-1-7 12:24:53
 
johnny_lg
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  • 2013-1-7 12:25:08
 
engineer110
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本网技师
  • 2013-1-7 12:29:58
 
资料先下载了 楼主请问有没有软件学习方面的视频教程 感觉还是视频教程看的比较直观的
johnny_lg
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  • 2013-1-7 13:28:38
 
那个暂时还没有 等搜集到在上传分享一下
johnny_lg
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高级工程师
  • 2013-1-7 17:40:57
 
ANSYS分析视频教程
视频有点大 就不穿上来了 需要的自己去下载吧
http://www.tudou.com/programs/view/oqd_VGN-Oko/
wjingxy
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本网技师
  • 2013-1-8 14:59:22
 
不错不错 有视频资料好啊 不管学什么软件 我只有一看那一篇篇案例就发蒙 有视频教程的话 学起来就快了 谢谢楼主分享昂
dq8259
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  • 2013-1-7 21:44:08
 
卢工,在贵贴里面分享几篇,我个人觉得写得还不错的ANSYS热仿真论文,供做热设计的朋友学习和参考。 ANSYS的关键技术及热分析研究.pdf

dq8259
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  • 2013-1-7 21:46:25
 

dq8259
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  • 2013-1-7 21:47:00
 
在ANSYS 公司推出的众多产品中,有五种产品能进行热分析, 包括 ANSYS/Multiphysics,ANSYS/Mechanical,ANSYS/Thermal,ANSYS/FLOTRAN, 其中 ANSYS/FLOTRAN 不含相变热分析。
dq8259
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  • 2013-1-7 21:48:23
 
运用ANSYS热分析的基本步骤包括建立有限元模型,施加载荷,求解与后处理。
ANSYS 能提供 6 种热载荷: 温度、 热流率、对流、热流密度、生热率和辐射率。 有两种施加载荷的方式,即在有限元模型和实体模型上施加载荷,有限元模型是指单元和节点, 实体模型包括关键点、线段、面和体,在实体模型上施加的载荷可以转变为有限元模型载荷。 在对一个稳态热分析问题进行求解时,需要设定时间/频率选项、非线性选项以及输出控制等载荷选项。 处理是将热分析的结果写入 *.rch文件中,稳态热分析采用 POSTI 进行后处理,瞬态热分析有 POSTI 和 POST26 两种后处理方式, 结果可以用彩色、矢量图或列表显示等。

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  • 2013-1-7 21:49:58
 
ANSYS 热分析基于能量守恒原理的热平衡方程,用有限元法计算内部各节点的温度,并导出其他热物理参数, 运用 ANSYS 软件可进行热传导、热对流、热辐射、相变、热应力及接触热阻等问题的分析求解。
dq8259
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  • 2013-1-7 21:51:44
 
在ANSYS的仿真工程实例上,网格划分非常重要,分享一篇关于这方面的文档。 ANSYS的网格划分在工程实例上的应用.pdf
dq8259
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  • 2013-1-7 21:59:11
 
利用有限元分析软件ANSYS 在求解复杂工程问题时,常常主要时间花费在对分析对象的离散化和求解结果的处理上,网格划分是有限元分析的重要环节,也是影响分析精度和求解规模的一个因素。

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  • 2013-1-7 22:06:02
 
再分享一篇关于网格划分的。
ANSYS中网格划分方法研究.pdf

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  • 2013-1-7 22:08:49
 
ANSYS中网格划分方法可简单的分为自由网格划分和映射网格划分两种。
自由网格划分的实体模型建立简单, 无较多的限制, 网格划分时系统可根据模型的形状自动选择不同的单元类型、密度进行组合搭配。网格划分后得到的单元可为全部三角形, 或四边形与三角形的混合。但采用自由网格划分, 所得的单元数目较多,执行解析工作的时间较长, 而且有时会出现形状异常单元, 如单元内角过大、过小及单元形状过于细长等。奇异单元的出现将影响计算结果的精确性, 是必须预先注意的问题。
映射网格划分后的单元全部为四边形, 不易出现形状异常单元。在单元数目相同的情况下, 对于同一块面积的有限元分析, 四边形的精度要比三角形高一些。但是, 采用映射网格划分, 对模型有较多的限制。
网格几何形状的合理性即网格质量影响着计算精度, 质量太差的网格甚至会使计算中止。直观上看, 网格各边或各个内角相差不大、网格面不过分扭曲的网格质量较好。网格质量可用细长比、锥度比、内角、翘曲量、拉伸值、边节点位置偏差等指标度量。
dq8259
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  • 2013-1-7 22:12:33
 
在学习过程中总结的常用技巧:
(1)为了减小模型的计算量获取比较规则的网格, 建模时要注意选择方法。不同的建模方法将导致不同的网格划分形式。应尽量采用映射网格的划分形式, 得到形状比较规则的六面体单元。

(2)当实体形状复杂而无法进行映射网格划分时, 可以将实体切割成由多个规则几何体组成的实体。
(3)充分利用结构的对称性, 即根据分析结构的对称性, 取结构的1/ 2或若干分之一进行分析。这样可以大大减少计算机分析所需时间和存储量。但运用对称性时要注意边界条件的施加, 确保约束条件的一致性。
johnny_lg
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高级工程师
  • 2013-1-7 22:51:29
 
呵呵 谢谢 董大师分享经验
poppo
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助理工程师
  • 2013-1-8 09:06:52
 
楼主发的内容。真的很打动人,写了那么多。为我在使用软件中提出了好多建议。
johnny_lg
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高级工程师
  • 2013-1-8 10:15:24
 
呵呵 就是分析了几个案例 有什么问题可以多交流交流 我也是没学多久的
dq8259
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副总工程师
  • 2013-1-8 12:27:12
 
又说大师,我晕倒,卢工每次都这么谦虚,让我情何以堪。
加油,向高级工程师迈进,下次喊我董高工!
johnny_lg
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高级工程师
  • 2013-1-8 14:53:05
 
董高工 加油
圆月弯刀
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本网技师
  • 2013-1-8 21:49:42
  • 倒数10
 
楼主写的论文质量不错啊,ANSYS做电源模块的热仿真还是很有必要的,特别是有些要求自然风冷的电源,根据电源的功率损耗和关键元器件的发热情况,先做一下热仿真能够有效避免因为封闭空间内过热造成机壳打样的失败,打样一个机壳还是很贵的。
圆月弯刀
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LV2
本网技师
  • 2013-1-8 21:52:10
  • 倒数9
 
期待楼主能有更多结合电源设备热设计的案例,虽然一般电源工程师不做热设计,但是不能不考虑热设计对电源工程应用的影响,通过楼主的案例分析,学到不少知识,感谢!
云梦之竹
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高级工程师
  • 2013-1-8 22:04:26
  • 倒数8
 
谢谢楼主的分享!
下午看了一篇关于热设计的文献,感觉电源产品的热设计是一门牵涉面很广的学问,要求热设计工程师掌握许多技能和电源专业的知识,不知道一般公司是否非常关注电源的热设计,是否有专门的热设计工程师。
借花献佛,分享一下该文献上面关于热设计方面的一些知识。
DC/DC电源模块的热分析流程
  1)分析电源电路的布局结构,然后确定主要发热元器件。
  2)分析电源电路对应的热路,确定传热途径,绘出等效的热模型。
  3)利用机械设计软件(例如Solidworks)建立该电源散热器的3D模型,然后利用专业热仿真软件EFD.Pro,根据流体力学和数值传热学原理,结合实际的热边界条件,对建立的模型进行仿真模拟。
  4)对仿真结果进行分析。通过对模型进行仿真模拟,分析其模拟结果是否符合电源正常工作的要求。
云梦之竹
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高级工程师
  • 2013-1-8 22:06:55
  • 倒数7
 
深深赞同楼上弯刀兄的观点,电源的热设计搞得好,电源模块的使用寿命就能延长,热设计太重要了。
  随着电子元器件的小型化、微小型化,集成电路的高集成化和微组装等的发展,元器件、组件的热流密度不断提高,热设计也正面临着严峻的挑战。电源散热结构的好坏直接影响到电源系统能否长时间稳定工作。以传热学和流体力学为基础,结合电子设备的具体结构,设计合理高效的散热装置,辅以先进的热分析软件仿真研究,为电子设备创造出一个良好的工作环境,确保发热元器件以及电源系统在允许的温度下能够稳定可靠地工作。
johnny_lg
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高级工程师
  • 2013-1-8 23:28:33
  • 倒数5
 
楼上兄弟 分析的很透彻
johnny_lg
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高级工程师
  • 2013-1-8 23:27:47
  • 倒数6
 
电源的散热设计还是很重要 在产品研发的初期就是开始关注的
只是有的公司在产品调试的时候出现问题了才会意识到初期散热设计的重要性
yzpc05d_x04
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版主
  • 2013-7-3 13:25:19
  • 倒数4
 
详细,谢谢
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