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
选中底面,点击Extrude,建立一个高度为0.5的底座,作为热源。
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。
2. 热仿真设置
添加热源,双击底座,输入5瓦功率。
用Pick Face Chain功能选中所有的散热片的面,定义其热表面属性
这里我们放对流热传递系数20。
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。
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。
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。
可查看网格。
进入THs热稳态求解器
环境温度为293开尔文,相当于20摄氏度左右。开始仿真。
稳态结果我们主要看两个,热流密度和温度分布。
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。
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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