【正文】 換熱器熱應(yīng)力耦合分析 –23– 參考文獻(xiàn) [1]周寧，冼進(jìn) .ANSYS機(jī)械工程應(yīng)用實(shí)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(xué)出版社， 2021 [3]邵蘊(yùn)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(chǔ)與 ANSYS入門 [M].北京：機(jī)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(xué)仁 .金屬工藝學(xué) [M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 1999. [8]丁寶根 .鑄造工藝學(xué)（上、下） [M].北 京：機(jī)械工業(yè)出版社， . [9]董建國 .機(jī)械專業(yè)英語 [M].西安電子科技大學(xué)出版社， 2021. [10]陳統(tǒng)堅 .機(jī)械工程英語 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999. [11]劉鎮(zhèn)昌 .機(jī)械工程英語 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [12]張波等 .ANSYS有限元分析原理與工程應(yīng)用，北京：清華大學(xué)出版社， [13]胡艷 .CPU散熱片的設(shè)計與模擬 .沈陽理工大學(xué)碩士學(xué)位論文， [14]王呼佳，陳洪軍等 .ANSYS工程分析進(jìn)階實(shí)例 .北京：中國水利水電出版社， 2021 [15]劉相新，孟憲顧 .ANSYS基礎(chǔ)與應(yīng)用教程，北京：科學(xué)出版社， 2021 [16]張洪信，趙清海 .ANSYS有限元分析完全自學(xué)手冊 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [17]（美） Saeed Moaveni .有限元分析理論與應(yīng)用 [M].電子工業(yè)出版社， 2021. [18]商躍進(jìn) .有限元原理與 ANSYS指南 [M]. 北京：清華大學(xué)出版社， 2021. 換熱器熱應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力耦合分析 –27– /VIEW,1,1,2,3 /ANG,1 /REP,FAST SAVE 。 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(xué)業(yè)上的支持和鼓勵，感謝所有關(guān)心幫助過我的人。他們在我完成整個課題過程中提出了許多建設(shè)性意見，并給我解決了一些專業(yè)性問題。此外，她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和忘我的工作精神值得我去學(xué)習(xí)。在此，要對她的細(xì)心幫助和指導(dǎo)表示由衷的感謝。 首先感謝我的指導(dǎo)老師 白蘭 老師。這里有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而不失親切的 老師，有互相幫助的同學(xué)，更有向上、融洽的學(xué)習(xí)生活氛圍。 本文用 ANSYS通過其前處理模塊 PREP7對所研究的模型進(jìn)行建模，然后在選擇求解器以及確定邊界條件后進(jìn)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(jìn)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(shí)際工況下的溫度分布，為保證散熱片的散熱性能達(dá)到設(shè)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)。 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(jī)器在長時間的工作中，會造成熱量的累積，給機(jī)器的運(yùn)行帶來負(fù)面效果。 通過分析不同肋高的散熱片，當(dāng)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。 換熱器熱應(yīng)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(dá)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(dá)到產(chǎn)品所需要的散熱效果。可知肋間距越小，散熱效果越好 。 （ 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(yīng)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。因此可知增加肋高，散熱效果差。所以肋片不能過厚，故取肋片的厚度為 4mm。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。圖 （肋厚 4mm）介于二者之間。得到了不同肋高、肋厚、肋間距的溫度分布云圖： (1)不同肋厚的比較： 圖 40mm肋間距 7mm肋厚 3mm的散熱器溫度分布圖 圖 40mm肋間距 7mm肋厚 4mm的散 熱器溫度分布圖 換熱器熱應(yīng)力耦合分析 –17– 圖 40mm肋間距 7mm肋厚 5mm的散熱器溫度分布圖 由圖 、 、 的溫度分布云圖可以看出，當(dāng)肋高和肋間距保持不變，肋厚不同時，散熱片的散熱效果不一樣。 換熱器熱應(yīng)力耦合分析 –16– 計算結(jié)果與分析 經(jīng)過單位、材料、邊界條件的設(shè)置和求解器的選擇后，經(jīng)計算，得出模擬結(jié)果。在定義材料的屬性時，定義材料導(dǎo)熱系數(shù)為 400，并定義對流交換系數(shù)為 5。 由于四面體結(jié)構(gòu)簡單，計算容易收斂，所以該散熱片的網(wǎng)格劃分采用四面體劃分，選取的體網(wǎng)格的間距參數(shù)為 6，在 ANSYS 創(chuàng)建的網(wǎng)格 如圖 所示： 圖 操作條件的確定 散熱片在完全敞開的空間，周圍環(huán)境為一個大氣壓，所以設(shè)定工作壓力為一個大氣壓。如前處理器用來建立分析模型，求解器用來施加載荷和求解，并獲得計算結(jié)果等。起始狀態(tài)可用來控制某些全局性的問題，如改變工作文件名、清除數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)、復(fù)制二進(jìn)制文件等，用戶進(jìn)入 ANSYS 后即處于起始狀態(tài)。所以在開始分析一個問題時，建議使用 Interactive 進(jìn)入交互模式。 運(yùn)行該程序一般采用 Interactive 進(jìn)入，這樣 可以定義工作名稱，并且存放到指定的工作目錄中。交互模式是初學(xué)者和大多數(shù)使用者所采用，包括建模、保存文件、打印圖形及結(jié)果分析等，一般無特別原因皆用交互模式。三維流體區(qū)域空氣采用不可壓縮模型，數(shù)值模擬時作如下假設(shè)：流體物性參數(shù)為常數(shù)；空氣作層流定常流動且對稱；主要為強(qiáng)制對流換熱，沿肋厚方向的導(dǎo) 熱忽略不計；出口滿足局部單向化。 F? ） C 熱量 J Btu 1Btu= 熱流量 W 熱流密度 2/mW )/( 2ftsBtu ? 導(dǎo)熱系數(shù) )*/( CmW ? )/( FftsBtu ??? KXX 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) )*/( 2 CmW ? FftsBtu ??? 2/ HF 焓 3