例7散热片的热过程分析.docx
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例7散热片的热过程分析
例7散热片的热过程分析
7.1问题描述
本例题讨论的问题可以作为带对流边界条件的热传导问题的基础。
该问题的模型是左侧2×0.5的矩形,右侧中间是一个0.6667×0.5矩形散热片。
模型的垂直边与散热片的各边存在对流边界条件,其顶边和底边都是绝热的。
散热片的截面图如图7-1。
图7-1散热片的截面图
7.2生成网格
主菜单如图7-2,先进入几何建模菜单命令,如图7-3:
图7-2主菜单图7-3几何建模
MESHGENERATION(网格生成)
SET(设置栅格)
UDOMAIN(输入分布U,V上的数值)
11
GRID(ON)(打开栅格)
FILL(填充)
RETURN(返回)
ELEMENTS:
ADD(单元的节点选取)
NODE(0.0,-1.0,0.0)
NODE(1.0,-1.0,0.0)
NODE(1.0,1.0,0.0)
NODE(0.0,1.0,0.0)
GRID(OFF)(关闭格栅)
FILL
SUBDIVIDE(细分单元)
DIVISIONS(输入在U,V,Z方向上细划的份数)
891
ELEMENTS(单元选取)
ALLEXISTING(选取全部单元)
RETURN(细划分结果如下图7-4)
图7-4网格划分
ELEMENTSREM(去掉图7-5所示的单元)
图7-5删除多余单元
ENDLIST(结束选取)
SWEEP(消除重复的或距离过小的几何元素和有限单元元素)
REMOVEUNUSED:
NODES(除掉无关的自由节点和几何点)
ALL(消除所有重合的几何点、线,面,单元)
RETURN
RENUMBER(重新编号)
ALL(对所有的单元,节点进行编号)(生成网格如图7-6)
MAIN
图7-6生成的网格
7.3定义两个对流边界条件
参见图7-7和图7-8。
BOUNDARYCONDITIONS(边界条件)
THERMAL(热传导条件的定义)
EDGEFILM(平面、轴对称、壳单元对流边界定义)(此时跳出窗口如图7)
FILM
COEFFICIENT(TOP)(定义对流系数)
800/(3600*144)
SINKTEMPERATURE(TOP)(定义环境温度)
2500
OK
EDGESADD(选择施加边界:
垂直面的左边)
(pickedgesonleftverticalsurfaces)
ENDLIST
NEW(定义新的边界条件)
(此时的NAME由apply1变成apply2,再次输入边界条件)
EDGEFILM
COEFFICIENT(TOP)
600/(3600*144)
图7-7对流边界条件设定
SINKTEMPERATURE(TOP)
1000
OK
EDGESADD(选择施加的边界:
垂直面的右边)
(pickedgesonrightverticalsurfaces)
ENDLIST
RETURN
IDBOUNDARYCONDS(此时可以看见如图7-8边界条件)
MAIN
图7-8边界条件
7.4定义初始条件
参见图7-9。
INITIALCONDITIONS(定义初始条件)
THERMAL(热传导分析初始条件)
TEMERATRURE(定义分析的初始温度)
TEMERATRURE(TOP)
70
OK
NODE:
ADD
ALLEXISTING
MAIN
图7-9初始条件
7.5定义材料特性
参见图7-10。
MATERIALPROPERTIES(定义材料特性)
MATERIALPROPERTIES
HEATTRANSFER(定义热传导分析材料特性)
CONDUCTIVITY(定义热的传导率)
6e-4
SPECIFICHEAT(定义比热)
0.146
MASSDENSITY(定义质量密度)
0.283
OK
ELEMENTS:
ADD
ALLEXISTING
MAIN
图7-10材料特性定义
7.6定义瞬态和稳态热传导工况
参见图7-11和7-12。
LOADCASES(载荷工况的定义)
HEATTRANSIFER(热传导分析)
TRANSIENT(瞬态热分析)
TOTALLOADCASETIME(定义工况分析历程的总时间)
6
ADAPTIVETEMPERATURE(定义自动时间步长的与温度有关的参数)
图7-11工况定义
PARAMETERS(此时弹出窗口如图7-12)
MAX#INCREMENTS(最大的增量步)
200
INITIALTIMESTEP(初始时间步1s)
1
OK
OK
NEW(定义新的工况)
STEADYSTATE(稳态的热传导分析)
OK
MAIN
图7-12瞬态热传导定义
7.7定义工作参数并递交运行
操作菜单命令如下:
可参见图7-13。
JOBS(定义工作参数)
HEATTRANSFER(选择热传导分析条件)
Lcase1
Lcase2
PLANAR(定义平面分析类型)
ANALYSISOPTIONS(选择要分析的选项)
LUMPCAPACITY(集中热容)
OK
OK
FILES(文件保存)
SAVEAS
Heat1
OK
RETURN
RUN(运行)
SUBMIT1(提交作业、生成运行所需文件)
MONITOR(监控运行状态)
OK
MAIN
图7-13定义工作参数
7.8对得到的结果进行后处理
RESULTS
OPENDEFAULT(打开默认已存在的后处理文件)
SKIPTOINC(跳到指定的增量步82,并将增量步数读到数据库中)
82
CONTOURBANDS(显示带状云图)(此时可以看见窗口的温度云图7-14)
图7-14温度云图
NEXTINC(下一增量步结果)
HISTORYPLOT(指定变量历程显示方式)
SETNODE(设定显示变量和时间关系的节点号)
766
ENDLIST
图7-15路径设定
CONLLECTDATA(收集7和66号节点0~83步温度随时间的变化数据,1步收集一次)
1831
NODES/VARIABLE(选择变量)
ADDVARIABLES(增加变量:
时间和温度)
Time
Temperature
FIT(拟合曲线)(此时可以看见温度-时间图7-16)
图7-16温度历程图
RETURN
RETURN
PATHPLOT(显示变量沿指定路径的分布显示方式)
SHOWMODEL(显示模型)
NODEPATH(选择路径的两个端点)
766
ENDLIST
VARIABLES
ADDCURVE(选择变量)
Arclength
Temperature
FIT
RETURN
YMIN(设置Y轴的下限,即温度的下限)
70
REWIND(回到第一步的结果)
MONITOR(显示结果)(可以看见路径上温度随时间的变化,如图7-17为82步的温度显示)
图7-17温度路径图
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