发动机机体的温度场分析
【摘要】利用CATIA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AVL-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 obta in the thermal field of the cyli nder block, a 3D model created in CATIA was simp lified before put into Hyp ermesh to get the FEA model. Then the thermal and heat excha nge con diti on were calculated through op erati on pro cess modeli ng based on AVL-Boost. Taking the thermal distributi on as steady one and divid ing the thermal con diti on of cyli nder wall into p arts, the overall thermal boun dary con diti ons, in cludi ng the outboard cyli nder wall, cran kcase inner wall and the one betwee n cyli nder and lin ker were p rese nted, accord ing to the exp erime ntal formulas. Mean while, the excha nge coefficie nt and temp erature distributi on were give n aiming at add ing them to the surface of cyli nder block. In the end, the total thermal distributi on of cyli nder block was fini shed by means of applying the MSC.MARC to an alyze the thermal field.
Key words: Cyli nder Block, Heat Excha nge Coefficie nt, Thermal Field, Boun dary Con diti on, 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0.997 L，气缸直
径69mm，活塞行程66.5 mm，压缩比10:1，发火顺序为1-3-4-2，发火间隔角为720 74 = 180 *，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CATIA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。
作者简介:
=0
图1发动机机体三维几何模型
由图1可以看出，发动机机体的结构非常复杂，建立有限元模型时，必须根据有限元分析的需要对 机体进行必要的简化。
简化时，根据分析需要，考虑一些起主导作用的因素来建立机体的简化模型。 实体模型的简化主要包括以下几个方面：
（1）忽略了一些局部结构。综合考虑机体结构的特点和计算机的计算能力，可以对安装机体附件 用的凸台、小的螺栓
孔、油道、油孔等对整体特性影响较小的局部结构予以忽略。
（2）简化局部结构的一些细节。如忽略缸体上的一些铸造圆角，但对机体内部横隔板上的局部加 强筋、凹槽等以及结构
结合处的圆角、倒角等细节不能简化，这些细小的结构对于应力的分布影响比 较大，这些局部结构细节一定要考虑。
（3）螺栓孔的处理。在实际工作中由于装上螺栓后局部刚度得以加强，所以在机体变形、应力分 析的时候可以忽略较小
的孔型结构，保留的螺栓孔采用圆孔进行替代，如缸盖螺栓孔。
（4 ）对每个部分又根据其形状特点进行少量简化，以方便划分有限元网格。将简化后的机体三维 模型以IGS 的格式导入
Hypermesh ，手动划分网格。为了提高计算效率，采用三维四节点四面体进行划 分网格，得到的有限元模型如图 2所示。划分好的有限元模型的网格数为
191492，节点数为58177。
3温度边界条件
进行温度场的计算，合理的给出传热边界条件是保证计算可靠的关键，机体模型内部的温度分布 极为复杂，为了使传热边界条件的选取更接近于实际情况，通常通过实测的表面温度来反复修正边界 条件［1］
。本文机体的温度边界为第三类边界条件，换
热系数和介质温度根据
AVL-Boost 软件仿真分析和
经验公式计算结果估计。确定换热边界条件，主要是确定各边界与燃气、冷却水、冷却油、曲轴箱内 油雾以及自由环境之间的换
热系数和相应温度。第三类边界条件下传热方程为：
2 T
L 、2 T
L 、2 —
c T
C T
C T
C X
2
「 2
c T c n
对应的泛涵公式为:
v r 卜^丿
lo 丿 式中：入为导热系数，W/（ m 2
K ）；
a 为对流换热系数 W/（ m 2
K ）;
r 2
c y =a (T
s
c z
a
图2机体有限元模型
(12)
T f 为环境温度;
S 为机体边界。
划分单元的泛函表达为:
其中：I = 1, 2, 3，… J c 为单元与整体边界重合部分, 3.1缸内气体的换热系数的确定
发动机在稳定工况下，燃气对燃烧室内壁的放热系数是随时间和空间变化的，但对于每一个工作 循环，是周期性的变化。基于这个事实，可以用式（ 7）计算在一个循环内燃气向单位燃烧室壁面的换
热量，即
总泛函为: 朋+们+们卜呻尺5产
泛函取极值的条件为:
竺=2皂=0 c T i c c T i
N 为节点总数。
q =丄『比(t g-t w,s )di, W/m 2
(7)
式中T o —一个工作循环的周期，S ； O g —燃气的瞬时放热系数，
a^f 1^）,W/（ m 2 K ）
t g —燃气的瞬时温度，t g =f 2（T ）, K
t w ,s
—燃气侧燃烧壁的瞬时温度，
K
式（7）也可以写成
1r 弔 +
1 =—L G gtgd T
— 一
T
〕0 y y
T
J o
t o
1-0 妝t w,s d T (8)
q = ￡『G gt g d t -t w,s
^0
5
r -T
1 严，'J 。a gtgd l
(9)
? d
-t w,s
[Ct gd t
把式（9）与牛顿-黎赫曼换热公式比较得到: 燃气的平均放热系数为
G gd T
(10)
燃气的平均结果温度为
Ct gtgd T
r 罩
J^g d T
9gtg )m
定义燃气的平均温度为
1严
=；o ^0 上面三式下脚标m 是指一个工作循环内的平均值。 式（9）则可以写成
t g d T
￥
122丿
丿『dydz +［叩2
冲ys
至于燃气的瞬时放热系数 ot g 的计算，目前计算公式很多，差异较大，本文利用
AVL-Boost 软件模
拟出瞬时对流换热系数和缸内燃气瞬时温度，如图
Rot gt g ) [Ct g ,m
式(13)即一个循环内燃气向单位燃烧室壁面换热量的计算公式。但应当指出，燃气的平均结果 温度t g,m
与燃气的平均温度t g,m
是不一样的，燃气的平均结果温度是在这样的条件下求出的，即在每 个循环时间T 0内，在不定常的换热
情况下，每单位表面积所传递的热量等于稳定换热情况下每单位表 面积所传递的热量。不难看出，平均结果温度即相当于稳定换热时的气体温度。
q =Ot g,m
—t w,s ] =0(. g,m (t g ,m ―t
w,s )
(13)
3所示。
3.2气缸壁换热系数的分布
图3缸内气体温度边界条件
对于行程高度范围内任一位置的缸壁内表面总受热量包含如下 3个部分:
① 燃气以对流、辐射的方式直接传入热量; ② 燃气通过活塞侧面传入热量;
③ 活塞与气缸壁摩擦传入热量的部分。
发动机缸体内表面稳态传热边界条件下轴向高度上有如下的分布规
律 %(h)"m (0)(1 + a )e Y
T res (h)=T res (0)(1+k 2)e 五 式
中 s=h/s(0 m ； a m(0)—发动机工作循环中燃气的平均放热系数， T res (0)—发动机工作循环中燃气的平均温度， W/( m 2 K); [1] (14) (15) K 。 将气缸内壁在高度上划分为 10段，每段内的燃气换热系数和平均温度见表 1。 3.3缸体外壁、曲轴箱内壁换热系数的的确定 发动机缸体外表面与外界空气的换热主要是对流换热，其换热系数为 C C C r"\ 0.675 0.4 X -■ JI X = 0.32Re Pr (人/1) [2] (16) 式中 R ea —缸体周围空气流动的雷诺数; I e —缸体外表的特征尺寸， m; Pra ――空气的普朗特数； 2 W/( m K)。 ——空气的导热系数， 曲轴箱内表面与箱内空气的换热也主要是对流换热，其换热系数亦用上式进行计算。 机体外壁与外界空气直接接触部分的环境温度就是发动机运行时周边空气的温度，换热系数取为 空气的自然对流系数，环境温度设为 320K ，对流换热系数设为60W/(m 2 K);曲轴箱内的空气温度要比 机体周边的空气温度高，环境温度设为 400K ，对流换热系数设为200W/(m 2 K)。 缸内气体温度 缸内气体换热系数 3.4机体与连接件间的换热系数的确定[2] 机体上的连接件有缸盖、油底壳、变速器、支承等，机体与这些连接件之间都有垫片相隔，以起到密封作用，这些垫片的 导热系数一般都很低，热阻较大。故本文中机体与这些连接件间的换热系数ot f为0.5?50W /(m2 K)，定性温度T f = (1.2 ~ 2.0) ?T w , T w为连接处缸体壁面温度。 3.5机体水套区域换热系数的确定 水有很强的对流换热能力，可以达到5000?6000 W/(m 2 K)，综合考虑水套形状、内表面的状况、 水流的温度和速度等因素，将水套的上游部分初步定为2300W/(m 2 K)，下游部分初定为2900 W/(m2 K)，水套中环境温度上游设为360K，下游设为370K。 最后，机体设置好的温度边界条件如表1所示。 表1机体主要部分边界条件 边界对应区域 第三类边界条件 环境温度 K 对流换热系数 W/(m 2 K) 气缸从顶部至底部 分为10段 1 2600 500 2 2050 390 3 1620 320 4 1360 285 5 1130 265 6 970 250 7 850 230 8 790 200 9 650 150 10 570 80 水套 上游360 2900 下游370 2300 机体外壁320 60 曲轴箱内壁400 200 机体与连接件400 5 4机体温度场分析 根据前面建立的有限元模型和确定的边界条件，利用大型有限元软件场分析，得到了机体的温度场分布。如图4所示。 图4机体温度场分布 从图4可以看出，机体大部分区域温度为348?415K，还有大部分区域温度在 430?466K之间，缸 体温度从第一缸到第四缸逐渐升高，最高温度为515.7 K，出现在第三缸与第四缸间的缸筒上，这是因 为冷却水从第一缸侧的水套入口进入水套，刚进入水套的冷却水温度最低，流速最大，换热系数也最大，从缸体带走的热量最多，流到水套下游，冷却水温度由于与缸体的换热而逐渐升高，由于阻力流 MSC.MARC对机体进行温度 速也有所下降，换热系数也降低，从气缸带走的热量有所降低，导致从第一缸到第四缸温度逐渐升高，而第四缸的外侧与温度较低的外界环境直接换热，导致第四缸外侧温度反而有所下降，如图示。 图5气缸壁温度分布 图5更清楚的显示了位于第三缸与第四缸间的最高温度，该处受两缸内高温燃气的传热而又距水套 入口较远，温度最高是合理的。可以看出，气缸壁的温度变化范围较大，在396?515.7 K之间，其中第 一缸温度分布在396?492.2 K之间，第二缸温度分布在411?502.3 K之间，第三缸温度分布在 427.1? 515.7 K之间，第四缸温度分布在418.7?514.9 K之间，如图6所示，气缸壁轴向温度顶部较高，而底部 较低，归因于高温燃气总是在上止点被点燃，高温燃气对气缸的传热在顶部多底部少，故在气缸内表面施加的换热系数也是顶部大底部小。 1■ ■1 第三缸第四缸 图6各缸温度场分布 5结论 1使用CATIA建立了发动机机体的三维几何模型，并对机体模型进行了一些简化，使用四节点四面体单元对简化后的机体划分网格，建立机体的有限元模型。 2）将机体的温度场作为稳定温度场处理，利用AVL-Boost模拟出缸内气体的温度和换热系数，详 细的分段确定了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。 3）机体温度场分布显示，机体温度从第四缸区域到第一缸区域逐渐降低，最高温度在第三缸和第四缸之间的缸筒上。缸壁温度场分布显示，其温度亦从第四缸区域到第一缸区域逐渐降低，最高温度在第四缸缸套顶部且紧挨第三缸的位置。 4）通过计算分析得到了机体的温度场分布情况，为机体的热应力分析和热机耦合分析提供了依据。 参考文献： 陈志金.基于CatiaV5的B 类车车身内部布置工具的开发与应用 [D].吉林：吉林大学,2007. 周皖青 .CATIA 在汽车模具逆向工程设计中的应用 [J]. 企业科技与发展 .2008.Vol.16. 杨建华，龚金科，吴义虎 . 内燃机性能提高技术 [M]. 北京：人民交通出版社 ,2000：143-163. [4] Sitkei Gy. 内燃机的传热和热负荷 [M]. 马重芳，宋家林，等译 . 北京：中国农业机械出版社， 1981：77-82. [5] 邵建旺 , 杜爱民 , 田永祥 . 汽油机活塞的热负荷和机械负荷分析 [J]. 上海汽车， [6] 俞小莉，郑飞，严兆大 . 内燃机气缸体内表面稳态传热边界条件的研究 (4) ： 329-332. [7] 赵以贤，毕小平，王普凯，刘西侠 2003.Vol.24 No.4. [8] 叶秀汉 . 动力机械热应力理论和应用 [M]. 上海：上海交通大学出版社 , 1987:32-63 ，117-134. [1] [2] [3] 2008.5 ：20-23. [J]. 内燃机学报， 1987 . 车用内燃机冷却系的流动与传热仿真 [J]. 内燃机工程， 焊接过程温度场和应力场初步分析 材料加工过程虚拟与仿真一直是近年来材料加工领域的研究热点。对于焊接过程而言，其物理现象本身非常复杂，是一个涉及高温电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程，因此在建立精确的物理模型方面存在着较大的难度。由于焊接过程温度梯度很大，在空间域内大的温度梯度导致严重的材料非线性，产生求解过程中的收敛困难和解的不稳定性；在时间域内大的温度梯度决定了瞬态分析时离散程度上的加大，直接导致求解时间步的增加。由于上述原因，焊接过程数值模拟的研究长期以来一直停留在二维水平上。近年来，随着计算机技术的发展，焊接过程三维数值模拟成为该领域的重要研究课题。由于焊接过程的复杂性，焊接过程的三维数值模拟仍停留在基础性研究阶段，且大多是以典型接头作为研究对象，远未达到应用于实际结构的水平。影响加工过程三维数值模拟在实际生产中应用的主要因素可概括为三点：(1) 焊接结构三维模型自由度数目庞大；(2) 严重的材料非线性导致求解过程收敛困难；(3) 高温区的存在使得数值模拟的精度和稳定性难以保证。为了真实反映焊接过程中不同时刻的温度场和应力场，焊接热源按表面移动热流处理，热源内的能量按高斯函数分布。在焊接电流、电压和热效率分别为I、U和h时，取电弧中心处最大比热流为qm=KhUI/2p，距电弧中心处的比热流为qR=qm exp(-KR2)。根据上述方法计算单元点上的热流强度，再在单元内部按分段线性计算表面的热流，热源移动通过自定义的子程序实现。还采用了适用于焊接过程数值模拟的网格自适应技术：把焊接看作相对较小的非线性区域在大的弹性体上的运动。非线性区域代表着电弧作用的区域，发生着较大的非线性变形行为，且存在很大的温度梯度，此区域采用加密网格描述；而结构远离非线性区域的部分在焊接过程中基本保持线性，温度变化范围也相对较小，此区域采用稀疏的网格描述。通过对内径?43mm、外径?47mm的圆柱形构件焊接过程温度场和应力场的动态变化过程的仿真分析，结果表明：在不考虑应力变化对温度的影响时，采用网格自适应技术和不采用此技术计算的温度分布和位移变化曲线基本一致。图1为采用网格自适应技术和不采用网格自适应技术时圆柱形构件外表面温度沿周向的分布，从图1可看出，移动热源前面的温度低于后面的温度。但采用网格自适应技术所用的计算时间为237934s，不采用此技术所用的计算时间为368219s，计算时间缩短了1/3。图2和图3为圆柱形构件焊缝处径向和经向的残余应力分布曲线。 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 论文题目:基于ANSYS的切削加工过程温度场 的分析 摘要 在切削金属过程中所消耗的能量几乎90% 以上都转化为热, 致使工件、切屑和刀具的温度都上升, 其中刀具的温升与切削机理及切削参数密切相关, 并且直接影响刀具的磨损及其使用寿命.以传热学为基础,用有限差分数值方法, 对二元切削加工过程中切削区域温度场进行了计算机模拟。并以金刚石和硬质合金刀具切削钛合金为例, 进行了切削温度计算。经ANSYS分析, 模拟计算效果图与实测切削温度值吻合良好。这不削计算机模拟是可行的,同时也为探索难加工材料的切削加工特性提供了一种新的解析方法,可节省大量实验,为进一步预测最佳切削过程、指导新型刀具材料的开发奠定了基础。 关键词：ANSYS，切削温度，解析预测，有限差分 Abstract Based on heat transfer, by using a finite difference numerical method and per2sonal computer, temperature field at cut ting area in two dimensional machining processes is pre2dicted. Take machining titanium alloy by using diamond too l and carbide too l for examples, the cutting temperature is calculated. The calculated temperature is in good agreement with that measured. This indicates that computer simulation of cutting temperature is applicable. It also provides a new analytic method for the study of cutting and processing features of hard process2ing materials. A large amount of experiments will be saved thus. It lay a for p redict2ingthe optimum cut ting process and instructing the development of new cutter materials. Key words：ANSYS，Cut ting temperature，Analytic prediction，Finite difference 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 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。 2002年MSC.Software中国用户论文集 汽车轮胎二维稳态温度场的数值分析 李杰魏建华赵旗 (吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室) 摘要: 通过对滚动轮胎进行合理假设，在MSC.Patran系统中建立了国产9.00-2012PR尼龙斜交轮胎二维稳态温度场有限元分析模型，用MSC.Nastran热分析求解器计算了轮胎的温度场分布，计算结果反映了轮胎的温度分布。通过拟合得到最高温升与车速的基本线性关系，该公式可以用来简单预测轮胎不同车速稳态的最高稳升，对轮胎结构设计与使用有一定的指导意义。 关键词:轮胎斜交轮胎有限元温度场 MSC.Patran 1 前言 对轮胎生热及其温度场的研究有试验法和数值计算法[1-3]。试验法是通过试验直接测量轮胎温度场的分布，这种方法有一定的局限性。随着有限元技术和计算机技术的发展，越来越多的研究者采用数值计算法获得轮胎温度场的分布，以便在设计之初就能优化轮胎结构和进行配方设计，提高轮胎的使用寿命。 本文应用MSC.Patran系统对汽车轮胎二维稳态温度场进行数值分析，通过计算得到轮胎达到生热与散热平衡时的温度场，以便为轮胎寿命预测提供依据。 2 汽车轮胎二维稳态温度场的有限元建模 *高等学校博士学科点专项科研基金及高等学校骨干教师资助计划资助项目 2.1 汽车轮胎二维稳态温度场的基本假设 汽车轮胎温度场分析是一个非常复杂的课题，为了简化计算，对轮胎温度场模型提出如下假设： （1）轮胎形状是轴对称，不计花纹的影响。 （2）轮胎滚动过程中，其周向方向不存在温度梯度，任一微元体从地面所吸收的功，被均匀分配到整个圆周上，即周向无温 度梯度假设。 （3）轮胎在定载和定压状态下工作，由橡胶组成，且材料为各向同性。 （4）轮胎在连续行驶一段时间后，达到热平衡状态，可看作稳态热传导问题。 （5）忽略接触摩擦生热和辐射换热。 根据上述假设，可将汽车轮胎温度场分析问题简化为通过对称轴的一个子午线平面来计算模拟轮胎内部温度分布的二维平面问题。 2.2 MSC.Nastran的热分析功能 MSC.Patran系统中链接的求解器MSC.Nastran具有较强的传热分析能力，提供了一维、二维、三维、轴对称等传热分析单元，可求解各种形式的传热问题：传导、对流和辐射，可以进行稳态或瞬态传热分析，线性和非线性传热分析。它提供的材料热属性有：导热率，比热，密度，热容等，对于线性稳态热分析，用到只是导热率。 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? 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。 高速切削有限元模拟加工温度场分析 黄晓华 （苏州工业职业技术学院 精密制造工程系 江苏 苏州 215008） 摘 要： 以高速切削条件下的数控车刀为研究对象，利用ANSYS有限元仿真软件对刀具的温度场进行模拟和分析，得出温度场的分布规律，验证切削速度对温度场的影响，为优化切削参数，延长刀具寿命提供一定的依据。 关键词： 切削热；切削温度；有限元 中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1110012－01 0 引言 切削过程中，由变形和摩擦所消耗功的98%～99%都转变为热能，即若切削热不及时传散，则切削区的平均温度将大幅度地上升。切削温度的升高一方面会加剧刀具的磨损，影响刀具的使用寿命，另一方面会使工件和机床产生热变形，影响零件的加工精度，因此切削温度的研究至关重要。高速切削加工状态下的切削温度和切削热不同于传统切削加工过程，利用有限元软件对高速切削状态下的温度场进行仿真模拟分析，为延长刀具使用寿命及刀具变形分析提供一定的数值依据。 1 刀具热变形的ANSYS计算步骤 高速切削刀具热变形有限元仿真主要包括以下主要步骤：前处理（即三维建模）、定义单元类型并设定单元属性、定义单元实常数、定义材料热性能参数、创建几何模型并划分网格、热载荷计算、热载荷及边界条件加载。 2 高速切削刀具热变形有限元模型的建立 2.1 刀具高速车削温度模型建立的假设条件 1）假设刀具、工件组成的系统温度场不随时间变化，即达到了稳态传热。 2）第一变形区切削热是切削层的变形热，第二变形区的切削热是切屑与前刀面的摩擦热，假设刀具高速车削温度场分析属于平面热源传热模型。 2.2 刀具高速车削ANSYS分析试验条件 选用GSK980TDb 型高速数控车床，确定载荷工况1：主轴转速V c =500m/min ，进给量f=0.5mm/r ，背吃刀量a p =3mm ；确定载荷工况2：主轴转速V c =200m/min ，进给量f=0.5mm/r ，背吃刀量a p =3mm 。选用的车刀刀杆是几何尺寸为B×H=16×25，L=200的45钢，刀片材料为涂层硬质合金YT15，查文献[1]得刀具材料的强度极限σb =600MPa ，屈服极限σs =355Mpa ，弹性模量E=206GPa ，泊松比μ=0.27，导热系数=67W/（m ·oC ）。车刀主要角度：主偏角K γ=75゜，副偏角K γ'=10゜，前角γ0=5゜，后角α0=α0'=8゜，刃倾角λs =-5゜。被加工材料为σb =637MPa 的碳素结构钢。 3 热载荷计算及加载 由于切削过程中，切屑发生塑性变形所消耗的功率主要转化为热量，因此要计算热载荷就必须依次进行切削力、切削功率、切削热和热流密度的计算。本文主要是详细进行了载荷工况1的热载荷计算，载荷工况2的热载荷计算从略。 3.1 切削力的计算 硬质合金车刀车削外圆过程中产生的切削合力F r 可以分解为三个分力，即主切削力F C ，进给抗力F f 和切深抗力F p 。查文献式中： a p 为背吃刀量，mm ；f 为进给量，mm/r ；v c 为切削速度，m/min ； C Fc 、C Fp 、C Ff 表示取决于被加工材料和切削条件的系数；xF 、yF 表示各参数对切削力影响程度的指数； K F 表示实际加工条件各种因素对切削力的修正系数的乘积。 以上系数和指数可通过查文献[3]而得，并代入切削分力计算公式，得各切削分力如下： 3.2 切削功率的计算 查文献[4]得刀具切削功率的计算公式： P m =F z V c +F x n w f ∕1000 式中： F z 表示主切削力；V c 表示切削速度；F x 表示进给力，n w 表示工件转速；f 表示进给量。 由于F x 相对于F z 消耗的功率一般很小，可忽略不计，因而可得切削功率： P m =F z V c =1860×500∕60=15500W 3.3 切削热的计算 由于切削过程中，绝大部分热量由切屑带走，车削过程中10%～40%的热量由车刀传出[2]，根据传入刀具的热量Q 的计算公式可得： Q= K 1·K 2·P m =0.99×0.1×15500=1534.5W 式中：K 1为切削功率转化为切削热的比重；K 2为车刀中传出切削热的比重。 3.4 热流密度的计算 切削过程中切屑与刀具前刀面主要接触面积约为刀片面积的1∕5，结合刀片的实际测量面积，计算得出热载荷作用面积-62约为19.2×10m 。根据热流密度μ的计算公式可得： 7-62 μ= Q ∕A=1534.5∕19.2×10=7.99×10W/m 式中：A 为切屑与前刀面的主要接触面积，即热流密度载荷主要作用面积。 3.5 施加载荷 2施加刀具上表面的对流换热载荷为2000W/（m ·℃），下2表面的对流换热载荷为10W/（m ·℃），其余侧表面的对流换2热载荷为1000W/（m ·℃），施加刀具初始温度为20℃，并在前刀面上施加热流载荷。 4 ANSYS模拟结果及后处理 通过仿真模拟分析，得到载荷工况1和载荷工况2的刀具温[2]得切削力的经验计算公式为： 度场分布情况分别如图1和如图2所示。由图中可以看出，金属 （下转第52页） 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。 天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education 毕业论文 专业：材料成型及控制工程 班级学号：材料0912 - 09 学生姓名：蔡言锋 指导教师：高莹讲师 二〇一四年六月 天津职业技术师范大学本科生毕业设计 TIG焊电弧温度场和流场的模拟Analog TIG welding arc temperature field and flow field 专业班级：材料成型及控制工程--材料0912 学生姓名：蔡言锋 指导教师：高莹讲师 学院：机械工程学院 2014 年6 月 摘要 钨极氩弧焊（TIG焊）是近代工业生产中应用比较广泛的一种焊接方法，这种焊接方法具有热影响区小、焊缝美观、易于控制等众多优点。所以对TIG焊焊接技术进行数值模拟，能够更好的了解和控制整个焊接的过程，所模拟TIG焊电弧的温度场和流场具有重要的意义。 数值模拟技术应用广泛，本文就是采用有限元分析软件FLUENT，创建了符合实际的TIG焊自然燃烧电弧的有限元模型。根据流体力学质量守恒、动量守恒和能量守恒方程，选取合理的边界条件，得到了TIG焊电弧的温度场流场分布的变化规律图。通过FLUENT的后处理结果能够对TIG焊电弧内部的一些温度场、流场等情况进行形象的表述。 基于自然燃烧的TIG焊接电弧的数值分析，有助于进一步理解焊接过程的物理实质，合理地选择焊接工艺和工艺参数，并为冶金分析提供进一步的理论依据。为今后的理论研究和工业生产奠定基础。 关键词：TIG 焊；FLUENT 软件；数值模拟；电弧 Abstract GTAW (TIG welding ) is a modern industrial production, used widely as a welding method, this method has a small weld heat-affected zone , weld appearance, easy to control , and many other advantages. So for TIG welding techniques to simulate , to better understand and control the entire welding process , the simulated temperature and flow field TIG welding arc is of great significance . Numerical simulation of a wide range of technical applications, this paper is the use of finite element analysis software FLUENT, TIG welding creates realistic finite element model of the natural burning arc . According to hydrodynamic mass, momentum and energy conservation equations , selecting appropriate boundary conditions and the variations of temperature field in Figure TIG welding arc flow field distribution . Able for some temperature and flow fields, etc. TIG welding arc carried the image of the interior of expression through post-processing of results of FLUENT . Numerical TIG welding arc burning natural -based analysis helps to further understand the physical substance of the welding process , a reasonable choice of welding processes and process parameters, and provides a theoretical basis for further metallurgical analysis. Lay the foundation for future theoretical research and industrial production. Key Words：TIG welding; FLUENT software; numerical simulation; arc焊接过程温度场和应力场初步分析
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