例7 散热片的热过程分析

例例 7 散热片的热过程分析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 MESH GENERATION 网格生成 SET 设置栅格 U DOMAIN 输入分布 U V 上的数值 01 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 89 1 ELEMENTS 单元选取 ALL EXISTING 选取全部单元 RETURN 细划分结果如下图 7 4 图 7 4 网格划分 ELEMENTS REM 去掉图 7 5 所示的单元 图 7 5 删除多余单元 END LIST 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 REMOVE UNUSED 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 BOUNDARY CONDITIONS 边界条件 THERMAL 热传导条件的定义 EDGE FILM 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 SINK TEMPERATURE TOP 定义环境温度 2500 OK EDGES ADD 选择施加边界 垂直面的左边 pick edges on left vertical surfaces END LIST 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 EDGE FILM COEFFICIENT TOP 600 3600 144 图 7 7 对流边界条件设定 SINK TEMPERATURE TOP 1000 OK EDGES ADD 选择施加的边界 垂直面的右边 pick edges on right vertical surfaces END LIST RETURN ID BOUNDARYCONDS 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 INITIAL CONDITIONS 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 ALL EXISTING MAIN 图 7 9 初始条件 7 5 定义材料特性 参见图 7 10 MATERIAL PROPERTIES 定义材料特性 MATERIAL PROPERTIES HEAT TRANSFER 定义热传导分析材料特性 CONDUCTIVITY 定义热的传导率 6e 4 SPECIFIC HEAT 定义比热 0 146 MASS DENSITY 定义质量密度 0 283 OK ELEMENTS ADD ALL EXISTING 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 HEAT TRANSIFER 热传导分析 TRANSIENT 瞬态热分析 TOTAL LOADCASE TIME 定义工况分析历程的总时间 6 ADAPTIVE TEMPERATURE 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 INITIAL TIME STEP 初始时间步 1s 1 OK OK NEW 定义新的工况 STEADY STATE 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 HEAT TRANSFER 选择热传导分析条件 Lcase1 Lcase2 PLANAR 定义平面分析类型 ANALYSIS OPTIONS 选择要分析的选项 LUMP CAPACITY 集中热容 OK OK FILES 文件保存 SAVE AS Heat 1 OK RETURN RUN 运行 SUBMIT 1 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 OPEN DEFAULT 打开默认已存在的后处理文件 SKIP TO INC 跳到指定的增量步 82 并将增量步数读到数据库中 82 CONTOUR BANDS 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 NEXT INC 下一增量步结果 HISTORY PLOT 指定变量历程显示方式 SET NODE 设定显示变量和时间关系的节点号 766 END LIST 图 7 15 路径设定 CONLLECT DATA 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 083 1 NODES VARIABLE 选择变量 ADD VARIABLES 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 PATH PLOT 显示变量沿指定路径的分布显示方式 SHOW MODEL 显示模型 NODE PATH 选择路径的两个端点 766 END LIST VARIABLES ADD CURVE 选择变量 Arc length Temperature FIT RETURN YMIN