ABAQUS聯(lián)合仿真技術(shù)之熱-固耦合分析

2016-11-24 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

使用ABAQUS中的有限元技術(shù)可以進(jìn)行共軛傳熱問(wèn)題的分析,使用的技術(shù)有:

使用ABAQUS/CFD求解層流流場(chǎng)及與外部結(jié)構(gòu)之間的自然對(duì)流傳熱;
使用ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit求解結(jié)構(gòu)內(nèi)部的傳熱;
使用聯(lián)合仿真技術(shù)來(lái)保持接口處的解的保真度。

下面以安裝電路板與周?chē)諝庵g的瞬態(tài)共軛傳熱分析為例,來(lái)對(duì)共軛傳熱分析進(jìn)行說(shuō)明。模型裝配如下圖所示。

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A、ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit中的模型裝配

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B、ABAQUS/CFD中的模型裝配

安裝電路板組件有被動(dòng)的能量耗散,導(dǎo)致組件內(nèi)部及其與周?chē)諝庵g出現(xiàn)熱傳遞。進(jìn)而,組件的熱源表面及其他部位在周?chē)目諝庵幸鹆藷嶙兠芏炔町?因而激發(fā)與外部表面之間的自然對(duì)流過(guò)程。通過(guò)這個(gè)對(duì)流過(guò)程,熱也就從熱源表面?zhèn)鬟f到了周?chē)目諝庵?。理解這個(gè)傳導(dǎo)-對(duì)流的共軛熱傳遞現(xiàn)象,可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行電組件的損壞評(píng)估及壽命預(yù)測(cè)。

聯(lián)合仿真技術(shù)將ABAQUS/CFD與ABAQUS/Standard或ABAQUS /Explicit耦合起來(lái),以求解熱固耦合問(wèn)題。ABAQUS/CFD模型中包括組件周?chē)目諝鈪^(qū)域,而安裝電路板組件則包含在ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit模型中。在聯(lián)合仿真過(guò)程中,不同求解器在安裝電路板組件外表面區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

對(duì)于ABAQUS/Standard,設(shè)置一個(gè)瞬態(tài)熱傳遞分析步,而ABAQUS/Explicit模型則設(shè)置為動(dòng)態(tài)耦合熱-應(yīng)力分析步,并固定所有平動(dòng)自由度。ABAQUS/CFD模型中包含不可壓縮層流分析與能量方程,以管理溫度的分布。

ABAQUS/Standard模型中使用線性六面體網(wǎng)格,類(lèi)型為DC3D8,ABAQUS/Explicit模型中則使用耦合的線性六面體單元,類(lèi)型為C3D8RT。ABAQUS/CFD模型中使用線性六面體流體單元,類(lèi)型為FC3D8。

電組件中產(chǎn)生的熱通過(guò)熱傳導(dǎo)分布到組件的表面,組件表面附近的空氣受熱而變得稀薄,密度較小,并受浮力的作用上升。由于不可壓縮性,冷空氣從四周混入上升的氣流中,因此激發(fā)了自然對(duì)流氣流。上升的熱氣流與混入的冷空氣的速度分布如下圖A所示。相同截面的溫度分布云圖如下圖B所示。

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