Transient Thermal Analysis of a
Cooling fin APPENDIX A
Objectives:
s Create a new database.
s Create the surface.
s Assign the thermal loads
s Submit the model for analysis
Transient Thermal Analysis of a Cooling Fin APPENDIX A
Suggested Exercise Steps:
s Create a new database and name it fin.db.
s Create a surface model of the cooling fin
s Generate the finite elements using mesh seeds
s Define material and element properties.
s Apply the convection conditions to the model.
s Submit the model to MSC.Nastran for analysis.
s Review results.
Transient Thermal Analysis of a Cooling Fin APPENDIX A Exercise Procedure:
1.Open a new database called fin.db .
In the New Model Preferences form set the following:Whenever possible click u Auto Execute (turn off).
2.Create the surfaces of the cooling fin
Repeat the previous step to create the remaining surface.File/New...
New Database Name fin
OK
New Model Preference
Tolerance Default Analysis Code:MSC/NASTRAN Analysis Type:Thermal OK
Geometry
Action:Create Object:Surface Method:XYZ Reference Coordinate Frame Coord 0Vector Coordinates List [0.5, 2, 0]Origin Coordinates List [0, 0, 0]Apply
Vector Coordinates List [0.5, 0.666667, 0]Origin Coordinates List [0.5, 0.666667, 0]Apply
3.Generate the mesh seed for the surfaces created:
Using the mesh seed generated in the previous step, mesh the geometry and create finite elements.
Use equivalence function to make sure all the overlapping nodes are connected.
Finite Element Action:Create Object:Mesh Seed Method:
Uniform Element Edge Length Data Number of Elements
Number =9
Curve List Surface 1.1 1.3
Apply Number =4
Curve List Surface 1.2 1.4 2.2 2.4
Apply Number =3
Curve List Surface 2.3Apply
Finite Element Action:Create Object:Mesh Method:Surface Surface List Surface 1 2Apply
Finite Element Action:Equivalence Object:
All
Transient Thermal Analysis of a Cooling Fin
APPENDIX A
4.
Next, define a material using the specified thermal conductivity,specific heat, and density.
Method:Tolerance Cube
Apply
Materials Action:Create Object:Isotropic Method:Manual Input Material Name:mat_1
Input Properties Thermal Conductivity 6e-4Specific Heat 0.146Density 0.283
OK Apply
5.
Next, reference the material that was created in the previous step.Define the properties of the cooling fin.
6.
Since this is a transient analysis problem, a transient load case needs to be defined before loads and boundary conditions are applied.
7.Assign the convection properties to the cooling fin.7a.
The convection on the left edge is defined as follows:Properties Action:Create Object:2D Type:
Shell Property Set Name fin
Input Properties Material Name m:mat_1Thickness 1OK
Select Members Surface 1 2Add Apply
Load Cases Action:Create Load Case Name transient Load Case Type:Time Dependent
Apply
Loads/BCs Action:Create Object:Convection Type:Element Uniform New Set Name
conv
Transient Thermal Analysis of a Cooling Fin
APPENDIX A
7b.
The right hand side of the fin undergoes a different type of convection.Target Element Type:2D
Input Data Surface Option:Edge Edge Convection Coef 0.001543Ambient Temperature 2500
OK
Select Application Region Geometry Filter Geometry Select Surfaces or Edges Surface 1.1
Add OK Apply Loads/BCs
Action:Create Object:Convection Type:Element Uniform New Set Name conv_right Target Element Type:2D
Input Data Surface Option:Edge Edge Convection Coef 0.001157Ambient Temperature 1000
OK
Select Application Region Geometry Filter
FEM
8.
Click on the Analysis radio button on the Top Menu Bar and complete the entries as shown here:
Select 2D Elements or Edge
Element 37:40.1.1 4:12:4.1.2 28:48:4.1.2 45:48.1.3
Add OK Apply Analysis Action:Analyze Object:Entire Model Type:
Analysis Deck
Translation Parameters Data Output:XDB and Print OK
Solution Type Solution Type TRANSIENT ANALYSIS
Solution Parameters Default Init Temperature 70
OK
Subcase Create Available Subcases transient Subcase Parameter Initial Time Step =0.1Number of Time Steps =20OK Apply Cancel Apply
Transient Thermal Analysis of a Cooling Fin APPENDIX A
An MSC.Nastran input file called fin.bdf will be generated. This
process of translating your model into an input file is called the
Forward Translation. The Forward Translation is complete when the
Heartbeat turns green.
Submitting the Input File for Analysis:
9.Submit the input file to MSC.Nastran for analysis.
9a.To submit the MSC.Patran .bdf file, find an available UNIX
shell window. At the command prompt enter nastran fin.bdf
scr=yes.Monitor the run using the UNIX ps command.
9b.To submit the MSC.Nastran .dat file, find an available UNIX
shell window and at the command prompt enter nastran fin
scr=yes.Monitor the run using the UNIX ps command.
10.When the run is completed, edit the fin.f06 file and search for the
word FATAL. If no matches exist, search for the word WARNING.
Determine whether existing WARNING messages indicate
modeling errors.
Transient Thermal Analysis of a Cooling Fin
APPENDIX A 11.MSC.Nastran Users have finished this exercise. MSC.Patran Users should proceed to the next step.
12.Proceed with the Reverse Translation process, that is, attaching the fin.xdb results file into MSC.Patran. To do this, return to the Analysis form and proceed as follows:
13.When the translation is complete and the Heartbeat turns green,bring up the Results form.
Choose the Default result case, and plot the result by selecting
Temperature in the Select Fringe Result.Analysis
Action:Attach XDB
Object:Result Entities
Method:Local
Select Results File
Select Results File fin.xdb
OK
Apply
Results
Action:Create
Object:Quick Plot
Select Result Cases Default, A1:Time = 1.02Select Fringe Result Temperature
Apply
有限元分析类型 一、nastran中的分析种类 （1）静力分析 静力分析是工程结构设计人员使用最为频繁的分析手段，主要用来求解结构在与时间无关或时间作用效果可忽略的静力载荷（如集中载荷、分布载荷、温度载荷、强制位移、惯性载荷等）作用下的响应、得出所需的节点位移、节点力、约束反力、单元内力、单元应力、应变能等。该分析同时还提供结构的重量和重心数据。 （2）屈曲分析 屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷，NX Nastran中的屈曲分析包括两类：线性屈曲分析和非线性屈曲分析。 （3）动力学分析 NX Nastran在结构动力学分析中有非常多的技术特点，具有其他有限元分析软件所无法比拟的强大分析功能。结构动力分析不同于静力分析，常用来确定时变载荷对整个结构或部件的影响，同时还要考虑阻尼及惯性效应的作用。 NX Nastran的主要动力学分析功能：如特征模态分析、直接复特征值分析、直接瞬态响应分析、模态瞬态响应分析、响应谱分析、模态复特征值分析、直接频率响应分析、模态频率响应分析、非线性瞬态分析、模态综合、动力灵敏度分析等可简述如下： ?正则模态分析 正则模态分析用于求解结构的固有频率和相应的振动模态，计算广义质量，正则化模态节点位移，约束力和正则化的单元力及应力，并可同时考虑刚体模态。 ?复特征值分析 复特征值分析主要用于求解具有阻尼效应的结构特征值和振型，分析过程与实特征值分析类似。此外
Nastran的复特征值计算还可考虑阻尼、质量及刚度矩阵的非对称性。 ?瞬态响应分析（时间-历程分析） 瞬态响应分析在时域内计算结构在随时间变化的载荷作用下的动力响应，分为直接瞬态响应分析和模态瞬态响应分析。两种方法均可考虑刚体位移作用。 直接瞬态响应分析 该分析给出一个结构随时间变化的载荷的响应。结构可以同时具有粘性阻尼和结构阻尼。该分析在节点自由度上直接形成耦合的微分方程并对这些方程进行数值积分，直接瞬态响应分析求出随时间变化的位移、速度、加速度和约束力以及单元应力。 模态瞬态响应分析 在此分析中，直接瞬态响应问题用上面所述的模态分析进行相同的变换，对问题的规模进行压缩，再对压缩了的方程进行数值积分，从而得出与用直接瞬态响应分析类型相同的输出结果。 ?随机振动分析 该分析考虑结构在某种统计规律分布的载荷作用下的随机响应。例如地震波，海洋波，飞机超过建筑物的气压波动，以及火箭和喷气发动机的噪音激励，通常人们只能得到按概率分布的函数，如功率谱密度（PSD）函数，激励的大小在任何时刻都不能明确给出，在这种载荷作用下结构的响应就需要用随机振动分析来计算结构的响应。NX Nastran中的PSD可输入自身或交叉谱密度，分别表示单个或多个时间历程的交叉作用的频谱特性。计算出响应功率谱密度、自相关函数及响应的RMS值等。计算过程中，NX Nastran不仅可以像其他有限元分析那样利用已知谱，而且还可自行生成用户所需的谱。 ?响应谱分析 响应谱分析（有时称为冲击谱分析）提供了一个有别于瞬态响应的分析功能，在分析中结构的激励用各个小的分量来表示，结构对于这些分量的响应则是这个结构每个模态的最大响应的组合。 ?频率响应分析 频率响应分析主要用于计算结构在周期振荡载荷作用下对每一个计算频率的动响应。计算结果分实部和虚部两部分。实部代表响应的幅度，虚部代表响应的相角。 直接频率响应分析 直接频率响应通过求解整个模型的阻尼耦合方程，得出各频率对于外载荷的响应。该类分析在频域中主要求解两类问题。第一类是求结构在一个稳定的周期性正弦外力谱的作用下的响应。结构可以具有粘性阻尼和结构阻尼，分析得到复位移、速度、加速度、约束力、单元力和单元应力。这些量可以进行正则化以获得传递函数。 第二类是求解结构在一个稳态随机载荷作用下的响应。此载荷由它的互功率谱密度定义。而结构载荷由上面所提到的传递函数来表征。分析得出位移、加速度、约束力或单元应力的自相关系数。该分析也对自功率谱进行积分而获得响应的均方根值。 模态频率响应 模态频率响应分析和随机响应分析在频域中解决的两类问题与直接频率响应分析解决相同的问题。
由于对高速电机要进行流体场和温度场的分析，所以对样机主要参数和尺寸作一简要说明,这里包括6槽，12槽，和24槽的样机尺寸。 （1）样机额定数据 额定功率：P N = 75 kW 额定电压：U N = 500 V 相数：m = 3 极数：2p = 2 额定效率：ηN = 90% 功率因数：cosφ = 0.95 额定转速：n N = 60000 r/min 额定频率：f N = pn N /60 = 60000/60 = 1000 Hz 额定相电流：I N = P N / (3U N) = 75000/(3×500) = 86.6A 冷却方式：空气冷却 （2）定子尺寸 气隙长度：δ = 1 mm 定子内径：D i1= 66 mm 铁心长选取：l t = 135 mm （3）定子槽型尺寸 定子冲片设计，如图2.3所示 上面描述了三台样机共同的基本数据，下面分别确定6、12、24槽高速电机定子的基本尺寸，表2.1中分别列出6槽、12槽、24槽电机的定子基本尺寸。其中前面的符号所代表的具体部位可从图中找出。其中N为每相串联匝数。 表2.1 不同槽数电机定子的基本尺寸 Table 2.1 Stator Design of Different Slots 6槽12槽24槽 b01(mm) 4 3 2 b11(mm) 14 6.8 3.4 h01(mm) 1 1 1 h11(mm) 2 2 2
基于FLUENT 的高速永磁电机流体场分析与风摩耗计算 2.5.1 CFD 简介 计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics ，简称CFD ）是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。CFD 的基本思想是把真实世界时间域和空间域上连续的物理量，用一系列离散的有限的点上的变量值得集合模拟，通过一定的原则和方式建立起关于 R 1(mm) 109 90 90 R 2(mm) 4 3 2 b t1(mm) 22.6 16.2 8.1 h j1(mm) 26 26 26 D i1(mm) 66 66 66 D i2(mm) 270 270 270 S i1(mm 2) - 198 99 S i2(mm 2) 2160 899 449 i2 S 图2.3定子槽尺寸图 Fig.2.3 Dimension of Stator Slot
整个计算过程包括2个分析步，第1步做屈曲分析，笫2步做极限强度分析。 第1步：屈曲分析 载荷步定义如下： Step 1-Initial Step 2- Buckle
? Re Mbs M^nce C^wvoini live 2oc*$ *l^*?4 tjdp V ：i.Jsa&# 录 +r A AJIu fffiC? fe3 Ha ? 大体积混凝土温度场分析 聂凤玲 （甘肃建筑职业技术学院） 摘要：本文以某大厦筏基为背景，利用大型通用有限元软件ANSYS对其分层浇筑施工过程温度变化进行模拟，得到温度变化曲线；针对该实际工程提出了一些降低大体积混凝土内部温度的措施，在实际工程中取得了较好的效果 关键词：大体积混凝土、温度裂缝、措施 随着现代社会的高速发展，各种大型建筑的频繁建设不断涌现，如大型桥梁、大型水坝等，给人们的日常生活带来了许多方便，因此，这些大型建筑建设质量的优劣就显得相当重要。由于大型建筑的结构特殊，施工技术难度大，却较易引发许多影响使用安全的质量隐患，如施工裂缝、受力变形等，特别是大体积混凝土结构物，施工裂缝问题尤为突出。因此，解决大型建筑存在的施工问题成了质量控制的当务之急。下面，让我们一起来探讨大体积混凝土施工裂缝的质量控制。 何谓大体积混凝土？有关规范、学著均作了明确的规定，基本一致认为:结构物最小断面尺寸达到80cm 以上、由水化热所引起的混凝土内最高温度与外界环境气温之差超过25℃时的混凝土，均称为大体积混凝土。大体积混凝土较其他一般钢筋砼相比，有着以下特征：结构较为笨重厚实、施工技术要求高、混凝土量大等特点。由于其独特的施工特性，使其在建设和使用的过程中，均会出现不同程度的施工裂缝，严重地影响着工程质量的使用。那么，究竟这些施工裂缝是如何产生的？结合一些工程经验，根据裂缝产生的原因对大体积混凝土裂缝的类型作了如下归类：温差裂缝、收缩裂缝以及安定性裂缝。其中，温度裂缝是大体积混凝土结构物中较为普遍的一种，也是最为常见的一种裂缝。笔者以某大厦基础筏板为背景，利用ANSYS对其浇筑过程混凝土内部温度进行模拟计算，找出大体积混凝土浇筑过程中混凝土内部温度变化规律。 1.工程背景 某建筑物为综合性建筑，地上35层，地下2层，建筑面积约21000平方米左右，建筑总高度152.30m(室外地坪至机房顶平面)，主要使用功能为银行营业大厅及办公用房。本工程采用框剪－钢混结构，结构安全等级为二级，建筑设计基准期为100年。基础底板厚2600mm，混凝土强度为C50，抗渗等级为S10，筏基按照分层浇筑。 2.温度裂缝 温度裂缝其主要产生原因为混凝土在凝结初期即水化反应期间，水泥释放出大量的水化热，由于结构本身体积大，累积在内部的水化热不易散发，致使内部温度在一定的时间内不断上升，而结构表面的热量则散发较快，因而造成结构内外温差较大，在表面产生拉应力，当温差产生的拉应力大于混凝土的极限抗拉应力时，便会在结构表面出现 MSC Nastran 模块功能介绍 1.MSC Nastran Basic 1003 （License文件中的授权特征名：NA_NASTRAN） MSC Nastran基本模块，功能包括线性静力分析、模态分析及屈曲分析。MSC Nastran 基本模块求解规模无节点限制，可对多种单元、材料、载荷工况进行评估，实现线性静力分析（包括屈曲分析）和模态分析（包含流固偶合即虚质量方法和水弹性方法）。线性静力分析，预测结构在静力条件下的线性响应（位移、应变、应力），即小变形和不考虑非线性因素的情况，包括屈曲分析（稳定性分析）。模态分析能了解结构的固有频率（振动模态）特征，帮助评估结构的动力特性。 2. MSC Nastran Dynamics 1025 （License文件中的授权特征名：NA_Dynamics） 结构动力学分析是MSC Nastran的主要强项之一，它具有其它有限元分析软件所无法比拟的强大分析功能。MSC Nastran动力学分析功能包括: 正则模态，复特征值分析，频率及瞬态响应分析，随机响应分析，冲击谱分析等。 3. MSC Nastran Connectors 10002 （License文件中的授权特征名： NA_Connectots） MSC Nastran连接单元，可以模拟点焊，铆接，螺栓连接等。允许创建点-点，点-面，面-面连接。可以用焊接单元将任意的两个部件的网格连接在一起，并自动处理与任意类型单元之间的连接。 4. MSC Nastran ADAMS Integration 10233 （License文件中的授权特征名： NA_ADAMS_Integration） MSC Nastran 与ADAMS的接口，使用ADAMS进行柔性体分析时，需导入MSC Nastran计算所生成的模态中性文件，MSC Nastran ADAMS Integration可使MSC Nastran 计算生成ADAMS所需要的柔性体模态中性文件。 5. MSC Nastran DMAP 1024 （License文件中的授权特征名：NA_DMAP） 作为开放式体系结构，MSC Nastran的开发工具DMAP语言 (Direct Matrix Abstraction Program)有着40多年的应用历史。一个DMAP模块可由成千上万个FORTRAN子程序组成，并采用高效的方法来处理矩阵。实际上MSC Nastran是由一系列DMAP子程序顺序执行来完成求解任务的。用户可利用DMAP编写客户化的程序，形成自己的求解序列来操作数据库与数据流。 6. MSC Nastran Heat Transfer 1023 （License文件中的授权特征名：NA_Thermal） MSC Nastran热分析模块。热分析通常用来校验结构零件在热边界条件或热环境下的产品特性，利用MSC Nastran可以计算出结构内的热分布状况，并直观地看到结构内潜热、热点位置及分布。用户可通过改变发热元件的位置、提高散热手段、绝热处理或用其它方法优化产品的热性能。 7. MSC Nastran SMP 1030 （License文件中的授权特征名：NA_SMP） MSC Nastran共享内存并行计算，通过单机多CPU并行计算技术，用来实现大模型的求解，缩短计算时间，提高分析效率。 电动汽车驱动电机冷却结构设计及温度场分析 发表时间：2018-08-22T11:11:24.983Z 来源：《电力设备》2018年第14期作者：王健王云鹏李武[导读] 摘要：本文给出一种实际工程应用的电动汽车驱动电机并联型冷却水路结构，相对于传统螺旋形水套，降低流阻效果显著。然后利用热网络法，研究电机装配间隙及槽内浸漆程度对温度场的影响。接下来建立电机整机三维有限元模型，研究整个电机温度分布情况。最后通过实验对两种仿真方法进行验证。 (上海汽车集团股份有限公司技术中心上海 201804) 摘要：本文给出一种实际工程应用的电动汽车驱动电机并联型冷却水路结构，相对于传统螺旋形水套，降低流阻效果显著。然后利用热网络法，研究电机装配间隙及槽内浸漆程度对温度场的影响。接下来建立电机整机三维有限元模型，研究整个电机温度分布情况。最后通过实验对两种仿真方法进行验证。 关键词：永磁同步电机并联型水路 LPTN 有限元法 Cooling structure design and temperature field analysis of electric vehicle driving motor Wang Jian1 Wang Yunpeng1 Li Wu1 (1.SAIC Motor Technical Center，Shanghai，201804) Abstract: In this paper, a parallel cooling water circuit structure used in EV’s driving motor is presented. Compared with the traditional spiral water jacket, the effect of reducing flow resistance is remarkable. Then the thermal network method is used to study the influence of the motor assembly gap and the degree of paint dipping on the temperature field. Next, the three-dimensional finite element model is established to study the temperature distribution of the whole motor. Finally, two simulation methods are verified by experiments. Keywords: PMSM Parallel cooling water circuit LPTN Finite element method 0 引言 目前国际上新能源汽车发展如火如荼，电动汽车驱动电机研究越来越受到人们的普遍关注，永磁同步电机更是其中翘楚。越来越高的功率密度和转矩密度需求，使得永磁同步电机热场研究成为了电机设计和校验的重要一环[1]。本文结合实际工程，对一款电动汽车用永磁同步电机流体场和温度场进行耦合研究，并通过实验证明了工程研究方法的准确性，具体内容包括以下几个方面： 1）结合流体动力学理论，对比分析并联型水路相对于传统水路结构的优势； 2）研究热网络法计算电机温度场准确性的影响因素； 3）三维有限元法计算电机温度场准确性研究。 1 并联型水路 本节旨在研究并联型水路结构相对于传统水路结构（周向螺旋形）在车用电机上的优势，主要从水路流阻方面考虑。 1.1 流体动力学及热场数学模型 对于一般不可压缩粘性流体稳态问题，伯努利方程在解决实际工程问题中有及其重要的作用[2]，并且应用广泛，其方程为： 式(2)中：T为物体边界面温度；qv求解域内各热源总和；λr、λφ、λz分别为材料沿r、φ以及z方向的导热系数；S为流体与固体材料交界面；Tf为流体温度；α为表面散热系数。 1.2 仿真模型 传统机壳水冷常用周向螺旋型和轴向“Z”字型水路，轴向“Z”字型水路由于弯折角多，局部压降大，通常在实际工程中多采用的周向螺旋型水路。周向螺旋型水路进出水口分布在电机两侧，位置不方便进行调节，在目前电机-控制器-减速器集成的系统中，有一定的劣势。基于螺旋型水路，本文给出一种并联型水路结构，进出水口位置便于调节，并且降低水路的流阻。水路结构图如图1-1所示，分别为螺旋型水路和并联型水路。 大数据专题Big Data Special Reports 2019年1月第22卷第1期Jan. 2019,Vol. 22,No. 1电力大数据POWER SYSTEMS AND BIG DATA 配电室温度场与湿度场的建模与仿真分析 范强I,吕黔苏「，邱继艳2,王旭彳，戴宇"，胡扌亚詰§ (1.贵州电网有限责任公司电力科学研究院，贵州贵阳550002； 2贵州电网有限责任公司都匀供电局，贵州都匀558000； 3.贵州创星电力科学研究院有限责任公司，贵州贵阳550002； 4贵州电网有限责任公司，贵州 贵阳550001 ； 5.广州穗华能源科技有限公司，广东广州510530) 摘 要:考虑到变电站配电室内配电设备对环境温度和湿度有较严苛要求，因此有必要研究配电室内温度和湿度分布 规律，有助于提高配电设备可靠性。按照与温度计算有关的能量传递方程和与湿度计算有关的气体扩散方程，由理论 计算公式分析可知直接计算涉及多变量的耦合,求解难度大，本文采用有限元分析软件ANSYS 对配电室的温度场和 湿度场进行仿真计算，首先根据实际的典型配电室建立仿真计算模型，并高精度划分有限元网格.其次根据现场运行 情况整定计算仿真需要的计算参数，利用仿真计算模型得到了室内温度场和湿度场的水平面分布情况。通过改变风 机流量，分析了风机流量变化对配电柜内部温度的影响效果，总结了配电室内温度场与湿度场的分布规律' 关键词：配电室；温度场；湿度场；有限元分析； 文章编号：2096 -4633(2019)01 -0049 -06 中图分类号:TM743 文献标志码：B 随着社会经济的快速发展,对电力需求日益增 长，变电站的运行是否正常直接关系到区域供电质 量的高低。同时，无人值守变电站及智能变电站建 设、投运数量的逐渐增多，对电气设备的运行可靠性 也提出了更高要求⑴。变电站内配电室、电容器室 等重要区域安装有众多电气设备，高压配电室内电 气设备的良好运行环境又直接为电力供电可靠性提 供保证。室内配电设备包括断路器、隔离开关、电流 互感器、电压互感器等，它们对温度与湿度这两个环 境参数的要求较高。最为重要的是温度，在运行中 这些设备自身会发出较大热量，而设备所在的开关 柜又是一个相对密封的空间，因此，开关柜内部的温 度较环境温度高许多，过高的温度会缩短电气设备 的使用寿命，严重时甚至会导致设备直接烧毁⑷。 其次是湿度,在室内相对湿度接近100%的情况下， 空气中的水分会析出，并在设备上形成凝露⑶。凝 露加上电气设备的积灰，改变了绝缘表面电场的分 布,常常导致绝缘表面发生放电,极大破坏了绝缘强 度⑷。综上所述，配电室内温度与湿度对于电气设 备影响巨大，因而其分布规律有待深入研究。随着以有限元为代表的数值仿真计算的发展， 国内外对于电气设备的温升计算越来越多地采用数 值计算方法⑸。ANSYS 是由美国著名软件公司开 发针对温度、电磁场等进行有限元分析的软件⑷。ANSYS 一般用于高压开关柜、变压 器"“°〕、电容电抗器"-13］等的温度场建模与分析 工作，以指导环境监测控制系统能进行有效的温度 监测与控制工作，但鲜见用于变电站配电室的研究 工作。文献［14］采用Solidworks 软件建立开关柜精 细3D 有限元模型，基于Icepak 软件进行温度场和 流体场的数值计算和分析。考虑空气对流散热和风 扇强迫风冷的因，实现了复杂模型温度分布的准确 求解。文献［15］先建立了 NXAIR 型开关柜电缆室 的温度场和空气流场模型,再利用Comsol 软件进行 了仿真求解，发现电缆接头处温度偏高，认为该处应 成为监测重点，最后根据仿真结果构建了一套专门 对开关柜电缆室进行监测的系统。本文将参考上述文献，以贵州某变电站的典型配 电室为研究对象,从仿真数学模型和仿真计算两个方 面对该配电室内温度场和湿度场作详细的研究。1配电室的温湿度数学模型1. 1配电室热源分析 配电室内温度除了受到环境温度、气流影响外， 还会受到室内发热体传热的影响。配电室内的热源一般是开关柜，室内电容电抗?48? 1.应用背景概述 随着科学技术的发展，汽车已经成为人们生活中必不可少的交通工具。但当今由于交通事故造成的损失日益剧增，研究汽车的碰撞安全性能，提高其耐撞性成为各国汽车行业研究的重要课题。目前国内外许多著名大学、研究机构以及汽车生产厂商都在大力研究节省成本的汽车安全检测方法，而汽车碰撞理论以及模拟技术随之迅速发展，其中运用有限元方法来研究车辆碰撞模拟得到了相当的重视。而本案例就是取材于汽车碰撞模拟分析中的一个小案例―――保险杠撞击刚性墙。 2.问题描述 该案例选取的几何模型是通过导入已有的*.IGS文件来生成的（已经通过Solidworks软件建好模型的），共包括刚性墙（PART-wall）、保险杠（PART-bumper）、平板（PART-plane）以及横梁（PART-rail）四个部件，该分析案例的关注要点就是主要吸能部件（保险杠）的变形模拟，即发生车体碰撞时其是否能够对车体有足够的保护能力？这里根据具体车体模型建立了保险杠撞击刚性墙的有限元分析模型，为了节省计算资源和时间成本这里也对保险杠的对称模型进行了简化，详细的撞击模型请参照图1所示，撞击时保险杠分析模型以2000mm/s的速度撞击刚性墙，其中分析模型中的保险杠与平板之间、平板与横梁之间不定义接触，采用焊接进行连接，对于保险杠和刚性墙之间的接触采用接触对算法来定义。 1.横梁（rail） 2.平板（plane） 3.保险杠（bumper） 4.刚性墙（wall） 图2.1 碰撞模型的SolidWorks图 为了使模拟结果尽可能真实，通过查阅相关资料，定义了在碰撞过程中相关的数据以及各部件的材料属性。其中，刚性墙的材料密度为7.83×10-9，弹性模量为2.07×105，泊松比为0.28；保险杠、平板以及横梁的材料密度为7.83×10-9，弹性模量为2.07×105，泊松比为0.28，塑形应力-应变数据如表2.1所示。 表2.1 应力-应变数据表 应力210 300 314 325 390 438 505 527 应变0.0000 0.0309 0.0409 0.0500 0.1510 0.3010 0.7010 0.9010 注：本例中的单位制为：ton，mm，s。 3.案例详细求解过程 本案例使用软件为版本为abaqus6.12，各详细截图及分析以该版本为准。3.1 创建部件 （1）启动ABAQUS/CAE，创建一个新的模型数据库，重命名为The crash simulation，保存模型为The crash simulation.cae。 （2）通过导入已有的*.IGS文件来创建各个部件，在主菜单中执行【File】→【Import】→【Part】命令，选择刚刚创建保存的的bumper_asm.igs文件，弹出【Create Part From IGS File】对话框如图3.1所示，根据图3.1所示设定【Repair Options】的相关选项，其它参数默认，单击【Ok】按钮，可以看到在模型树中显示了导入的部件bumper_asm。 图3.1 Create Part From IGS File对话框 航空发动机流体力学和温度场的计算需求及ANSYS实现 (2011-10-28 10:40:18) 转载▼ 标签： 杂谈 第三章航空发动机仿真方案航空发动机行业概况航空发动机研制中的典型CAE问题航空发动机结构力学计算需求及ANSYS实现航空发动机流体力学和温度场的计算需求及ANSYS实现航空发动机电磁场计算需求及ANSYS实现航空发动机耦合场计算需求及ANSYS实现航空发动机关键零部件的设计分析流程简要说明 4航空发动机流体力学和温度场的计算需求及ANSYS实现 航空燃气涡轮发动机内的流场很复杂，不仅动静流场同时存在，同时还伴有多相流、传热、燃烧等现象，即使从物理上进行很大的简化，模型最后仍然是三维、有粘、非定常的可压流动。航空发动机流场数值计算的发展经历了S2流面法、基于一元管道的流线曲率法、有限差分方法求解非正交曲线坐标系中的S1、S2流面基本方程、有限差分、有限体积和有限差分与流线曲率混合的方法对S1流面跨音速流场的计算，而现在由S1与S2流面相互迭代形成的准三元和全三元计算也发展起来了。现在的采用有限体积法求解NS方程全三维流场计算已经广泛采用，航空发动机的流场数值计算已趋于成熟，可以充分考虑旋转流动、转静干涉问题、多相流、燃烧、亚超跨音速等复杂现象。而且现在求解的规模也不断扩大，利用并行等成熟的CFD技术可以计算达几千万甚至上亿的计算网格。因此结果也更为真实有效。 ANSYSCFX凭借TASCFLOW在叶轮机旋转流动的传统优势，结合更为先进的网格处理技术和高效的求解器，更适合航空发动机流动的复杂性，求解问题的规模和计算精度大大提高，一直处于航空发动机流动模拟的最前沿。 ABAQUS时程分析法计算地震反应得简单实例ABAQUS时程分析法计算地震反应得简单实例（在原反应谱模型上 修改） 问题描述： 悬臂柱高12m，工字型截面（图1），密度7800kg/m3，EX=2、1e11Pa，泊松比0、3，所有振型得阻尼比为2%，在3m高处有一集中质量160kg，在6m、9m、12m处分别有120kg 得集中质量。反应谱按7度多遇地震，取地震影响系数为0、08，第一组，III类场地，卓越周期Tg=0、45s。 图1 计算对象 第一部分：反应谱法 几点说明： λ本例建模过程使用CAE； λ添加反应谱必须在inp中加关键词实现，CAE不支持反应谱； λ *Spectrum不可以在keyword editor中添加，keyword editor不支持此关键词读入。 λ ABAQUS得反应谱法计算过程以及后处理要比ANSYS方便得多。 操作过程为： （1）打开ABAQUS/CAE，点击create model database。 （2）进入Part模块，点击create part，命名为column，3D、deformation、wire。continue （3）Create lines，在 分别输入0，0回车；0，3回车；0，6回车；0，9回车；0，12回车。 （4）进入property模块，create material，name：steel，general-->>density，mass density：7800 mechanical-->>elasticity-->>elastic，young‘s modulus：2、1e11，poisson’s ratio：0、3、 hypermesh-nastran接口应用实例视 频教程 模态分析与瞬态动力学分析 提供专业水平的有限元咨询和培训服务 email:Simxpert@https://www.doczj.com/doc/9918819539.html, 提供专业水平的有限元咨询和培训服务email:Simxpert@https://www.doczj.com/doc/9918819539.html, 1.问题描述 问题1：计算其振动模态，为下一步计算瞬态做准备. 问题2：在悬臂梁端部施加两个动态载荷。第一个是垂直方向的按照给定的曲线变化的动态载荷。第二个是扭矩，其变化规律为幅值A=200, 角频率w=80的简谐波.对于如图所示的板(悬臂梁)： 提供专业水平的有限元咨询和培训服务email:Simxpert@https://www.doczj.com/doc/9918819539.html, 2.模态分析 1.板的尺寸为250x25x8.(Unit: mm) 2.材料属性:弹性模量E=2.0e4MPa,泊松比系数v=0.28,密度d=7.8e -8. 3.集中质量:质量大小m=1.0e -4,转动惯量Ixx =0.4,其余为0. 实体单元表层蒙了一层壳单元，其厚度为1.0e -4mm. 约束条件:一端固定，一端自由. 已知条件： 提供专业水平的有限元咨询和培训服务email:Simxpert@https://www.doczj.com/doc/9918819539.html, 分析流程 1.分析流程中有很多截图,截图仅仅用于说明分析过程，图片中的部分数据和视频中的内容不一致，一切以视频中的数据为准. 重要提醒： 提供专业水平的有限元咨询和培训服务email:Simxpert@https://www.doczj.com/doc/9918819539.html, 2.1.定义材料 定义各向同性材料.(操作步骤见视频) 提供专业水平的有限元咨询和培训服务email:Simxpert@https://www.doczj.com/doc/9918819539.html, 2.2创建实体单元 1. 创建component ，然后先创建面单元，20x4. 2. 创建实体单元属性prop_solid . 3.创建component 来保存实体单元. 4.拉伸面单元得到实体单元，删除面单元. 因为本模型比较简单，不必使用CAD 软件创建几何模型然后倒入，这里在hm 中创建面单元，然后拉伸得到实体单元。 短圆柱体的热传导过程 问题：一短圆柱体，直径和高度均为1m，现在其上端面施加大小为100℃的均匀温度载荷，圆柱体下端面及侧面的温度均为0℃，试求圆柱体内部的温度场分布（假设圆柱体不与外界发生热交换）。圆柱体材料的热传导系数为30W/(m·℃)。 求解： 第一步：建立工作文件名和工作标题 在ANSYS软件中建立相应的文件夹，并选择Thermal复选框。 第二部：定义单元类型 在单元类型（element type）中选择thermal solid和quad 4node 55，在单元类型选择数字（element type reference number）输入框中输入1，在单元类型选择框里选择Axisymmetric，其余默认即可。 第三步：定义材料性能参数 在材料性能参数对话框中输入圆柱体的导热系数30. 第四步：创建几何模型、划分网格 创建数据点，输入点坐标。在第一个输入框中输入关键点编号1，并输入第一个关键点坐标0、0、0，重复输入第二个、第三个、第四个关键点，相应的坐标分别为2（0.5,0,0）；3（0.5,1,0）；4（0,1,0）。结果如下图1所示： 在模型中创建直线，选择编号为1、2的关键点生成一条直线，在选取2、3生成一条直线，同样选择编号为3、4和编号为4、1的关键点生成另外两条直线。 结果如下图2所示： 之后在plot numbering controls对话框，分别打开KP Keypoint numbers、LINE line numbers、AREA Area numbers，建立直线L1、L2、L3、L4线段。生成几 何模型，如下图所示： 异步电动机温度场仿真分析 摘要 随着电气化和自动化程度的不断提高，异步电动机将占有越来越重要的地位。而随着电力电子技术的不断发展，由异步电动机构成的电力拖动系统也将得到越来越广泛的应用。异步电动机与其它类型电机相比，之所以能得到广泛的应用是因为它具有结构简单、制造容易、运行可靠、效率较高、成本较低和坚固耐用等优点。电机是各个行业生产过程及日常生活中普遍使用的基础设备，它是进行电能量和机械能量转换的主要器件。它在现代工业、现代农业、现代国防、交通运输、科学技术、信息传输和日常生活中都得到最广泛的应用。本文以异步电动机为研究对象，对电机内温度场进行耦合分析。根据传热学理论，首先建立了电机二维温度场的模型，其次建立了电机转子部分三维温度场的模型，给出了电机损耗及散热系数的计算方法。应用有限元软件ANSYS进行计算分析。最后分析了转差率变化对电机温度场分布的影响，以及有效的散热方法，得出了一些有益的结论。 关键词：温度场；异步电动机；有限元法；ANSYS ABSTRACT With the electrification and automation of continuous improvement, asynchronous motor will occupy an increasingly important position.With the continuous development of power electronics technology, the electric drive system constituted by the induction motor will also be more widely used. Compared with other types of asynchronous motor motor, is able to be widely used because it has a simple structure, easy to manufacture, reliable operation, high efficiency, low cost and durability advantages.Motor is the basis of the production process and equipment industries commonly used in daily life, it is carried out major components of electric energy and mechanical energy conversion.It is in the modern industry,modern agriculture,modern defense,transportation,science and technology,information transmission and daily life have been the most widely used.In this paper, asynchronous motor for the study of the temperature field in the motor coupling analysis.Based on heat transfer theory,first established the two-dimensional temperature field model of the motor,followed by the establishment of a three-dimensional model of the rotor section temperature field, the calculation method of the motor and the heat loss coefficient.Finite element analysis software ANSYS calculation.Finally,analysis of the impact of changes in the slip of the motor temperature distribution,as well as effective cooling method, draw some useful conclusions. Keywords:temperature field;asynchronous motor;finite element method; ANSYS 作者简介： 发动机机体的温度场分析 【摘要】利用CA TIA 建立发动机机体模型，将简化后的机体三维模型导入Hypermesh ，得到有限元模型。将机体的温度场作为稳定温度场处理，利用A VL-Boost 模拟出缸内气体的温度和换热系数，分段确定气缸壁的温度边界条件，根据已有经验公式求出缸体外壁、曲轴箱内壁以及机体与连接件间的温度边界条件，同时根据经验估算水套内的换热系数和温度，将这些温度边界条件施加到机体的表面上。最后，应用有限元软件MSC.MARC 对机体进行温度场分析，得到了机体的温度场分布。 【关键词】机体，换热系数，温度场，边界条件，有限元 Thermal Field Analysis of the Engine Cylinder Block Abstract: In order to obtain the thermal field of the cylinder block, a 3D model created in CATIA was simplified before put into Hypermesh to get the FEA model. Then the thermal and heat exchange condition were calculated through operation process modeling based on A VL-Boost. Taking the thermal distribution as steady one and dividing the thermal condition of cylinder wall into parts, the overall thermal boundary conditions, including the outboard cylinder wall, crankcase inner wall and the one between cylinder and linker were presented, according to the experimental formulas. Meanwhile, the exchange coefficient and temperature distribution were given aiming at adding them to the surface of cylinder block. In the end, the total thermal distribution of cylinder block was finished by means of applying the MSC.MARC to analyze the thermal field. Key words: Cylinder Block, Heat Exchange Coefficient, Thermal Field, Boundary Condition, FEA 1 引言 近年来，随着计算机技术的迅速发展，特别是有限元方法和分析软件的日益成熟，在发动机研制开发工作中对零件进行有限元分析己成为辅助设计的重要手段。发动机内，燃料的燃烧使发动机燃烧室周围的零部件都受到加热，使其工作温度升高。承受高温负荷的这些零件，有可能产生蠕变、热疲劳等热故障，妨碍发动机长期可靠的工作，或者成为进一步提高发动机性能指标的障碍。特别是对那些强化度高的发动机来说，热负荷、热强度问题，已经成为能否研制成功或能否正常可靠运行的关键问题之一。零部件的热强度，取决于它所承受的热负荷的高低及承受这种热负荷的能力。前者主要取决于该零部件的温度水平及温度分布；后者则主要与零部件所选用的材料特性有关。温度水平相对于温度分布可以认为是客观不可变因素，因此对受热零部件进行温度场研究具有实际意义。本文用有限元软件MSC.MARC 模拟机体的温度场分布，对改进机体设计、提高内燃机的性能与可靠性具有重要的意义。 2 有限元模型的建立 本文的分析对象机体源于某汽油机。该机为一款直列四缸四冲程汽油机，排量为0.997L ，气缸直径69mm ，活塞行程66.5mm ，压缩比10:1，发火顺序为1-3-4-2，发火间隔角为?=?1804720，最大功率52kW ，最大功率时的转速6000rpm 。本文在6000rpm 的工况下进行分析。 首先建立机体的三维实体模型。采用大型CAD 软件CA TIA 来建立完整的机体模型。建好的机体三维实体模型如图1所示。大体积混凝土温度场分析
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