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1、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 20.5 的矩形，右侧中间是一个 0.66670.5 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
2、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
3、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）RETURNRENUMBER （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
4、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)1000OK EDGES ADD (选择
5、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 PROP
6、ERTIES （定义材料特性） MATERIAL PROPERTIESHEAT TRANSFER （定义热传导分析材料特性）CONDUCTIVITY （定义热的传导率） 6e-4SPECIFIC HEAT （定义比热） 0.146MASS DENSITY （定义质量密度） 0.283 OKELEMENTS:ADDALL 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
7、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 OKOK 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） Lcase1Lcase2
8、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 OKFILES （文件保存）SAVE AS Heat 1OK 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RESULTSOPEN 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） 82CONTOUR BANDS （显示带状云图） (此时可以看见窗口 的
9、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 083 步温度随时间的变化数据， 1 步收集一次） 083 1NODES/VARIABLE （选择变量）ADD VARIABLES （增加变量：时间和温度） Time TemperatureFIT （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 lengthTemperature 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
