【導讀】換熱器是傳熱工程必不可少的設備，幾乎一切工業(yè)領域都要使用。力，交遞，航空與航天部門應用尤為廣泛。在底部有熱源作用的散熱片，主要通過傳導。與對流進行熱交換。為保證散熱片的散熱性能達到設計的要求，從而避免電子產(chǎn)品因過。因此，對換熱器進行熱應力耦合分析具有十分重要意義。傳統(tǒng)方法的熱分析其溫度。變化必須是非常的緩慢，而且在升降溫過程中的不易控制，難以正確校核其散熱性能。隨著計算機技術的發(fā)展，使得有限元法有著突飛猛進的進展。有限元法也被用于計算機輔助制造中。ANSYS的熱分析基于能量守恒原理的熱平衡方程，參數(shù)，為散熱片的設計選材提供合理的參數(shù)，使產(chǎn)品的研發(fā)更加快速、高效和經(jīng)濟。第一章緒論………………………

　　

【正文】 紅色）區(qū)域最大；圖 （肋厚 5mm）的低溫區(qū)域是圖 、 、 。圖 （肋厚 4mm）介于二者之間。由此可知圖 溫度分布最低，散熱效果最好。因此，肋片越厚散熱效果越好，但是，隨肋片厚度的增加，肋片的總數(shù)目卻在減少。而當 肋片數(shù)目 減少時，則總熱 量減少。所以肋片不能過厚，故取肋片的厚度為 4mm。 （ 2）不同肋高的比較 圖 4mm肋間距 7mm肋高 35mm的散熱器溫度分布圖 換熱器熱應力耦合分析 –18– 圖 4mm肋間距 7mm肋高 40mm的散熱器溫度分布圖 圖 4mm肋間距 7mm肋高 45mm的散熱器溫度分布圖 圖 （肋高 35mm）、 （肋高 40mm）、 （肋高 45mm）所示，隨肋高增加，肋基處高溫（紅色）區(qū)域逐漸變大。因此可知增加肋高，散熱效果差。雖然圖 （肋高45mm）中最低溫度（藍色）區(qū)域比圖 （肋高 40mm）中大，但比較 二圖可見，隨著換熱器熱應力耦合分析 –19– 肋高的增加，散熱效果增加并不顯著。 （ 3）不同肋間距的比較 圖 4mm肋間距 5mm肋高 40mm的散熱器溫度分布圖 圖 4mm肋間距 6mm肋高 40mm的散熱器溫度分布圖 換熱器熱應力耦合分析 –20– 圖 4mm肋間距 7mm肋高 40mm的散熱器溫度分布圖 圖 （肋間距 5mm）中低溫區(qū)域是三圖中最大的，而肋基處溫度較圖 （肋間距 6mm）、 （肋間距 7mm）都低。通過分析以上溫度分布云圖可以看出：隨肋間距的減小，低溫區(qū)域增大而肋基處的溫度降低?？芍唛g距越小，散熱效果越好 。肋間距減小，肋片數(shù) N 增加，散熱器的總散熱量增加，增強散熱效果，但這是以克服更大的阻力為代價，所以肋間距不能太小。 換熱器熱應力耦合分析 –21– 第四章 結(jié)論 在肋厚的比較中我們發(fā)現(xiàn)，隨著肋片厚度的增加，散熱片高溫區(qū)域和低溫區(qū)域有著明顯的差距，而且其達到的最高溫度也有所下降，這說明散熱片隨著肋片厚度的增加，它散熱的效果越好，更能達到產(chǎn)品所需要的散熱效果。當然，考慮到肋片厚度增加后，肋片的數(shù)目減少，散熱總量也會減少，所以我們在設計產(chǎn)品時應該考慮肋片厚度與散熱總量的關系，取其最優(yōu)的組合，達到最高效、最經(jīng)濟的效果。 通過分析不同肋高的散熱片，當肋片的高度增加時，在總體散熱上并不好，散熱片高度增加時，散熱片由于散熱不及時，造成散熱片的熱量累積，最終會使散熱片的溫度升高，這樣可能會造成電子產(chǎn)品的燒毀。因此，我們在設計時應該在滿足設計要求的同時降低散熱片的高度。 最后在肋片間距的比較中我們發(fā)現(xiàn)，隨著肋片間距的加大，散熱片的高溫區(qū)域也會變大，說明其散熱片的效果不理想，這樣如果機器在長時間的工作中，會造成熱量的累積，給機器的運行帶來負面效果。因此，在考慮實用和滿足設計要求的同時，我們在設計散熱片時應該盡可能縮小散熱片肋片間的間距 。 本文用 ANSYS通過其前處理模塊 PREP7對所研究的模型進行建模，然后在選擇求解器以及確定邊界條件后進行計算模擬，研究散熱片的散熱性能，對不同參數(shù)的散熱片的散熱過程進行數(shù)值模擬研究，得到不同參數(shù)下的溫度分布云圖，通過分析不同的肋高、肋厚、肋間距對散熱片散熱性能的影響，最后確定了散熱片在實際工況下的溫度分布，為保證散熱片的散熱性能達到設計要求，避免電子產(chǎn)品因過熱而造成損壞提供了最佳工藝參數(shù)。 換熱器熱應力耦合分析 –22– 謝 辭 在做畢業(yè)設計的這幾個月時間是我學生生涯中最有價值的一段時光。這里有治學嚴謹而不失親切的 老師，有互相幫助的同學，更有向上、融洽的學習生活氛圍。借此論文之際，我想向所有人表示我的謝意。 首先感謝我的指導老師 白蘭 老師。本課題是在指導老師的指導下學習，修改完成的。在此，要對她的細心幫助和指導表示由衷的感謝。在這段時間里，我從她的身上不僅學到了許多的專業(yè)知識，更感受到了她工作中的兢兢業(yè)業(yè)，生活中的平易近人。此外，她嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和忘我的工作精神值得我去學習。 非常感謝我的朋友孫立廣，喬永強和杜建偉，在我的畢業(yè)設計中，他們的提議給予了我極大的幫助，使我對整個畢業(yè)設計的思路有了總體的把握，并耐心的幫我提出 了許多問題，使我有了很大收獲。他們在我完成整個課題過程中提出了許多建設性意見，并給我解決了一些專業(yè)性問題。在畢業(yè)設計過程中經(jīng)常給我提出許多關鍵性的問題，使我受益匪淺。 感謝幾年來傳授我知識的老師們，更要感謝我的家人對我學業(yè)上的支持和鼓勵，感謝所有關心幫助過我的人。 總之，在以后的學習生活中我將以加倍的努力作為對給予我?guī)椭膶W校、老師及同學們的回報。 換熱器熱應力耦合分析 –23– 參考文獻 [1]周寧，冼進 .ANSYS機械工程應用實例 .北京：中國水利水電出版社， 2021 [2]張亞歐 ，谷志飛，宋勇 . .北 京：清華大學出版社， 2021 [3]邵蘊秋 . .北京：中國鐵道出版社， [4]王富恥，張朝輝 . .北京：電子工業(yè)出版社， [5]邢靜忠，王永崗 .有限元基礎與 ANSYS入門 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021. [6]搏嘉科技 .有限元軟件 ANSYS融會與貫通 [M].中國水利水電出版社， 2021. [7]邢忠文，張學仁 .金屬工藝學 [M].哈爾濱工業(yè)大學出版社， 1999. [8]丁寶根 .鑄造工藝學（上、下） [M].北 京：機械工業(yè)出版社， . [9]董建國 .機械專業(yè)英語 [M].西安電子科技大學出版社， 2021. [10]陳統(tǒng)堅 .機械工程英語 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 1999. [11]劉鎮(zhèn)昌 .機械工程英語 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021. [12]張波等 .ANSYS有限元分析原理與工程應用，北京：清華大學出版社， [13]胡艷 .CPU散熱片的設計與模擬 .沈陽理工大學碩士學位論文， [14]王呼佳，陳洪軍等 .ANSYS工程分析進階實例 .北京：中國水利水電出版社， 2021 [15]劉相新，孟憲顧 .ANSYS基礎與應用教程，北京：科學出版社， 2021 [16]張洪信，趙清海 .ANSYS有限元分析完全自學手冊 .北京：機械工業(yè)出版社， [17]（美） Saeed Moaveni .有限元分析理論與應用 [M].電子工業(yè)出版社， 2021. [18]商躍進 .有限元原理與 ANSYS指南 [M]. 北京：清華大學出版社， 2021. 換熱器熱應力耦合分析 –24– 附錄：散熱片模型建模程序 /PREP7 BLOCK,0,113,0,50,0,113, wpoff,3,10,0 BLOCK,0,7,0,40,0,113, VSBV, 1, 2 wpoff,10,0,0 BLOCK,0,7,0,40,0,113, FLST,3,1,6,ORDE,1 FITEM,3,1 VGEN,10,P51X, , ,10, , , ,0 /VIEW,1,1,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1,2,3 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 換熱器熱應力耦合分析 –25– /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1,2,3 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1,2,3 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 換熱器熱應力耦合分析 –26– /REP,FAST /VIEW,1,1,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1,2,3 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1,2,3 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1,2,3 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST FLST,3,10,6,ORDE,4 FITEM,3,1 FITEM,3,2 FITEM,3,4 FITEM,3,11 VSBV, 3,P51X 換熱器熱應力耦合分析 –27– /VIEW,1,1,2,3 /ANG,1 /REP,FAST SAVE