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如何选一款热分析软件

3月前浏览2933

  有限元分析方法在经历近一个世纪的变革,在解决复杂工程问题是已成为最主要的工具,解决了众多工程实际问题,例如在产品热设计方面,降低原型制作成本、在设计早期发现问题、了解物理测试中不易测量的热现象等。

热分析(Thermal Analysis)软件

是一种用于测量材料热力学参数或物理参数随温度变化关系的工具,它通过数值模拟在电子产品的设计阶段获得温度分布,帮助设计人员发现产品的热缺陷,从而改进设计,提高产品的合理性和可靠性。

应用领域

热分析软件在工程和科学领域中得到广泛应用,如电子产品的热设计领域,通过建立温度场和流场的数学模型并求解,为产品设计提供有力支持,可帮助工程师和研究人员解决热流问题、设计和优化热管理系统,并提高产品性能和可靠性

然而,为了解决确切的问题以及确保项目进度和预算,选择合适的软件更为关键。

为了选择正确的CAE软件,特别是在一个建立良好的产品设计研发团队中采用“仿真驱动设计”方法,这里需要考虑4个主要因素:

1) 求解器能力

2)建模容易:CAD兼容性和集成建模工具

3) 图形输出和报告的速度和便利性

4) 在现有产品设计过程中易于学习和专业的技术支持

1.求解器能力

•传导、对流和辐射问题

•温度相关的材料特性和边界条件(非线性传热)

•时间相关热效应(瞬态热分析)

•热-结构耦合分析,以计算热应力和变形

•热-流体耦合分析,用于计算自然/强制对流问题

2.建模容易

新产品是用CAD工具设计的,市场上有许多CAD工具,甚至在一个团队中,通常也会使用不同的CAD工具。因此,CAD兼容性是另一个需要考虑的关键能力。

直接从CAD设计中提取的模型通常具有过多的细节。特别是电子元件,机器零件包括许多小孔、圆角、线、面,这些不仅是不必要的,而且会导致分析效率低下。通常的做法是在网格划分和分析之前先清理几何模型
3.方便的图形输出和报告
热分析计算系统或组件中的温度分布和相关热量。典型的感兴趣的热量是:
•温度分布
•损失或获得的热量
•热梯度
•热通量
一个好的软件以最合适的方式提供结果可视化,并可以提供工具在任意感兴趣的位置灵活提取结果。还应满足绘制表格和图形等高级要求。

4.易于学习和专业的技术支持

为了充分利用有限元分析模拟的能力并创造最大价值,设计工程师需要学习有限元分析软件以及一些专业的工程知识。有时,设计工程师需要与团队中的分析专家一起完成更复杂的分析,这个时候需要有系统性的培训,以及在使用过程中能有专业的技术支持提供

midas NFX 结构模块

  • 支持热传递、热对流、热辐射(含空腔)分析

  • 支持热变形/热应力自动耦合计算

  • 稳态/瞬态热传递分析(温度材料模型,非线性辐射)

  • 发热、传导、对流、辐射(空腔辐射: 开/关条件,自动计算热辐射系数)

  • 传感器(sensor): 根据条件自动终止分析®缩短分析时间及可设置特定条件

  • 支持热接触(不连续网格之间的热传递)、潜热项(由相变产生)

midas NFX流体模块

  • 支持热流分析、共轭传热分析、流-固-热三场耦合分析、太阳载荷分析

  • 程序提供多孔介质模型、风扇模型、动网格MRF、周期/对称边界、1D管道以及用户定义函数  

支持:

aligning adjacent elements, supporting contact conditions

空腔辐射 : Closed/Open conditions, clustering support

强制对流: Two-step stabilization while analysis, FAN boundary conditions,  MRF functions

自然对流 : Analysis of Ideal gas behavior,  Setting the minimum number of divisions in the element thickness direction

结构热荷载分析 VS 热分析

1D(线单元)+3D(实体单元)管网分析-多尺度

风扇模拟

简化建模⇒尽量减少单元数量

使用风扇性能曲线⇒自动确定流量

能够在设计早期确定风扇冷却性能。

储能系统分析Energy Storage System

夏季主要部件的最高温度分析

确保每个房间都符合设计标准

过滤器分析

过滤器压力损失分析

考虑筛网和多孔板的速度确定压力损失

冰箱分析

根据温度传感器的操作分析冰箱内的温度

使用功能控制冷空气的开/关

改善MOSFET的散热器冷却性能
LED灯热分析

锅炉内部热交换器传热分析

高温/高压用泵冷却销的设计

刹车碟分析

内部通风优化

相关热理论

热传递Conduction

热对流Convection

热辐射Radiation


来源:midas机械事业部
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首次发布时间:2024-08-07
最近编辑:3月前
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