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CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2023-10-11 | 977 次浏览 | 分享到:

这期我们介绍热仿真中的热稳态求解器,仿真散热片的温度分布。

 

1. 建模

直接开多物理工作室,修改单位,使用宏Contruct->Parts->Pin Heatsink

                           

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

选中底面,点击Extrude,建立一个高度为0.5的底座,作为热源。


CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

将散热片金属改为铝,材料库中的铝有热仿真需要的物理属性。


CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

2. 热仿真设置

添加热源,双击底座,输入5瓦功率。

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

 

Pick Face Chain功能选中所有的散热片的面,定义其热表面属性

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

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CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

这里我们放对流热传递系数20。

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

然后定义接触面属性,双击底座,按Enter,双击散热片,按Enter,出现对话框,输入热阻0.1。

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 


CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

在背景中查看材料,确保是空气,有热仿真方面的属性,如需要,可用Copy Properties from Material选项将背景定义成空气。


CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

边界方面,我们可用Open(add space)自动添加一定的背景距离,虽然热仿真并不建议用open。

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

可查看网格。

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

进入THs热稳态求解器

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

环境温度为293开尔文,相当于20摄氏度左右。开始仿真。

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

稳态结果我们主要看两个,热流密度和温度分布。

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

 

这个案例基本上就是宏Construct->Demo Examples -> Heat Sink with Thermal Source所建的模型,细节上略有区别,比如边界尺寸,网格等,结果基本一样。

 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

CST的热仿真THs稳态求解器--针式散热片 

 

小结:

1. Ths和Tht不是流体计算,所以对背景空间(空气流体)要求不高。优势是仿真快,缺点是假设量输入较多,比如最主要的是对流热传递系数,用来表示固体和流体之间的热交换效率。案例中的20是经验值,每个面都设定20是非常粗略的做法。

 

2. 接触面属性可用于仿真接触热阻或薄层阻热材料,无厚度仿真。THs稳态忽略热熔(Thermal capacitance)也就是说,热平衡情况下,该薄膜储存的热量对结果无影响。

 

3. 热仿真一定要检查好材料的热仿真属性:密度,导热系数,比热容,由这些量计算出的热扩散系数(diffusivity)量级要合适,一般在e-5。

 

必须定义的量:热源,材料的热仿真属性,环境温度,边界条件。

建议定义的量:散热面的对流热传递系数。

可选定义的量:接触面的热阻和热容。

 

(内容、图片来源:CST仿真专家之路公众号,侵删)

 

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