例7散熱片的熱過程分析

1、例7 散熱片的熱過程分析7.1 問題描述本例題討論的問題可以作為帶對流邊界條件的熱傳導(dǎo)問題的基礎(chǔ)。該問題的模型是左側(cè)2×0.5 的矩形，右側(cè)中間是一個0.6667×0.5 矩形散熱片。模型的垂直邊與散熱片的各邊存在對流邊界條件，其頂邊和底邊都是絕熱的。散熱片的截面圖如圖7-1。 圖7-1 散熱片的截面圖7.2 生成網(wǎng)格主菜單如圖7-2，先進(jìn)入幾何建模菜單命令，如圖7-3： 圖7-2 主菜單 圖7-3幾何建模 MESH GENERATION (網(wǎng)格生成) SET （設(shè)置柵格）U DOMAIN （輸入分布 U，V上的數(shù)值）0 1GRID（ON） （ 打開柵格）FILL （填充）

2、 RETURN （返回） ELEMENTS：ADD （單元的節(jié)點選?。㎞ODE（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） （關(guān)閉格柵）FILLSUBDIVIDE （細(xì)分單元） DIVISIONS （輸入在U，V，Z方向上細(xì)劃的份數(shù)）8 9 1 ELEMENTS （單元選?。〢LL EXISTING （選取全部單元）RETURN （細(xì)劃分結(jié)果如下圖7-4） 圖7-4 網(wǎng)格劃分ELEMENTS REM(去掉圖7-5所示的單元) 圖7-5 刪除多余單元END LIST （結(jié)束選?。?SWEE

3、P （消除重復(fù)的或距離過小的幾何元素和有限單元元素） REMOVE UNUSED：NODES （除掉無關(guān)的自由節(jié)點和幾何點） ALL （消除所有重合的幾何點、線，面，單元） RETURN RENUMBER （重新編號） ALL （ 對所有的單元，節(jié)點進(jìn)行編號） （生成網(wǎng)格如圖7-6）MAIN圖7-6 生成的網(wǎng)格7.3 定義兩個對流邊界條件參見圖7-7 和圖7-8。 BOUNDARY CONDITIONS （邊界條件）THERMAL （熱傳導(dǎo)條件的定義）EDGE FILM （平面、軸對稱、殼單元對流邊界定義） (此時跳出窗口如圖7) FILM COEFFICIENT（TOP） （定義對流系數(shù)）8

4、00/（3600*144）SINK TEMPERATURE(TOP) （定義環(huán)境溫度） 2500OK EDGES ADD (選擇施加邊界：垂直面的左邊) (pick edges on left vertical surfaces)END LIST NEW （定義新的邊界條件） （此時的NAME由apply1變成apply2，再次輸入邊界條件）EDGE FILM COEFFICIENT(TOP)600/（3600*144） 圖7-7 對流邊界條件設(shè)定SINK TEMPERATURE(TOP) 1000OKEDGES ADD (選擇施加的邊界：垂直面的右邊)(pick edges on right

5、 vertical surfaces)END LISTRETURNID BOUNDARYCONDS （此時可以看見如圖7-8邊界條件）MAIN 圖7-8 邊界條件7.4定義初始條件參見圖7-9。INITIAL CONDITIONS （定義初始條件） THERMAL （熱傳導(dǎo)分析初始條件） TEMERATRURE （定義分析的初始溫度）TEMERATRURE(TOP) 70OKNODE：ADDALL EXISTINGMAIN 圖7-9 初始條件7.5定義材料特性參見圖7-10。 MATERIAL PROPERTIES （定義材料特性）MATERIAL PROPERTIES HEAT TRANSF

6、ER （定義熱傳導(dǎo)分析材料特性） CONDUCTIVITY （定義熱的傳導(dǎo)率）6e-4 SPECIFIC HEAT （定義比熱）0.146 MASS DENSITY （定義質(zhì)量密度）0.283OK ELEMENTS:ADD ALL EXISTINGMAIN 圖7-10材料特性定義7.6定義瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)工況參見圖7-11和7-12。 LOADCASES （載荷工況的定義） HEAT TRANSIFER （熱傳導(dǎo)分析）TRANSIENT （瞬態(tài)熱分析） TOTAL LOADCASE TIME （定義工況分析歷程的總時間） 6ADAPTIVE TEMPERATURE（定義自動時間步長的與溫度有關(guān)

7、的參數(shù)）圖7-11工況定義 PARAMETERS （此時彈出窗口如圖7-12）MAX#INCREMENTS （最大的增量步）200INITIAL TIME STEP （初始時間步1s）1OK OKNEW （定義新的工況）STEADY STATE （穩(wěn)態(tài)的熱傳導(dǎo)分析） OKMAIN 圖7-12 瞬態(tài)熱傳導(dǎo)定義 7.7 定義工作參數(shù)并遞交運(yùn)行操作菜單命令如下： 可參見圖7-13。JOBS （定義工作參數(shù)） HEAT TRANSFER （選擇熱傳導(dǎo)分析條件）Lcase1 Lcase2PLANAR （定義平面分析類型）ANALYSIS OPTIONS （選擇要分析的選項）LUMP CAPACITY （

8、集中熱容） OKOK FILES （文件保存） SAVE ASHeat 1 OKRETURNRUN （運(yùn)行） SUBMIT 1 （提交作業(yè)、生成運(yùn)行所需文件） MONITOR （監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)） OKMAIN 圖7-13 定義工作參數(shù)7.8 對得到的結(jié)果進(jìn)行后處理RESULTS OPEN DEFAULT （打開默認(rèn)已存在的后處理文件） SKIP TO INC （跳到指定的增量步82，并將增量步數(shù)讀到數(shù)據(jù)庫中）82 CONTOUR BANDS （顯示帶狀云圖） (此時可以看見窗口的溫度云圖7-14)圖7-14溫度云圖NEXT INC （下一增量步結(jié)果） HISTORY PLOT （指定變量歷程顯示

9、方式）SET NODE （設(shè)定顯示變量和時間關(guān)系的節(jié)點號）7 66 END LIST圖7-15路徑設(shè)定 CONLLECT DATA （收集7和66號節(jié)點083步溫度隨時間的變化數(shù)據(jù)，1步收集一次）0 83 1 NODES/VARIABLE （選擇變量） ADD VARIABLES （增加變量：時間和溫度）TimeTemperature FIT （擬合曲線） （此時可以看見溫度-時間圖7-16） 圖7-16 溫度歷程圖 RETURNRETURNPATH PLOT （顯示變量沿指定路徑的分布顯示方式） SHOW MODEL （顯示模型） NODE PATH （選擇路徑的兩個端點）7 66END LISTVARIABLES ADD