水冷散热的仿真
2018/11/20 22:49:20
问题描述
如下图所示，黄色的为线圈电机，其功率为500w每个，通过水冷散热，其进水口为1m/s，水冷板材料和电机线圈材料均为AL。查看模型整体温度。
图 1 问题描述
外部建模
1、首先建立水道的流动模型如下图所示。
图 2 水道草图
2、建立水道壳体，通过拉伸及偏置进行水道的切除
图 3水道实体
3、建立电机及接触板等。
图 4 热仿真电机总体模型
Workbench中的模型处理
4、导入到workbench中，通过spaceclaim进行体积抽取建立流体水道模型。
图 5 spaceclaim中体积抽取
5、用mesh进行网格划分
可以将所有的part进行和并成一个part共节点，但是对于性能较低的电脑可以使用接触，仅将水道和流体进行共节点，电机及接触的板与水道进行绑定接触。
图 6 网格划分
6、点击setup，选择serial，单核进行计算（电脑有多核可以选择多核）。
图 7 fluent 启动
Fluent中的条件设置
7、初始条件设置，选择添加重力条件。
8、进口速度为1m/s，进行简单的计算，超过湍流的雷诺数，选择k-epsilon的湍流模型，参数默认即可。同时打开energy选项。
图 8 湍流模型选择
9、添加water的材料
图 9 材料
10、模型初始化。选择赋予相应的模型材料，设置电机的功率密度。功率密度等于功率除以发热电机体积。
图 10 电机功率
11、进行接触部分耦合
图 11 接触耦合
12、边界条件设置，其中inlet1和inlet2流速都是1m/s，进水温度295K。turbulent intensity为5%，hydraulic diameter为9.6mm。出口为大气压101325Pa。温度为295K。
图 12进口边界条件
图 13 出口边界条件
13、对于外wall的设置考虑到空气散热，其heat flux为10W/m2。
图 14 wall设置
14、选择算法为simplec，选择gradient为green-gauss node based。其余参数默认。
图 15算法选择
15、残差设置。残差参数默认。
图 16 残差设置
16、初始化，选择standard initialization，对inlet1进行初始化。
图 17 初始化
17、计算，设置number of iterations为200
图 18 迭代数量
计算结果
18、计算残差曲线如下图所示。
图 19 残差曲线
图 20 散热效率及功率
图 21整体模型温度
图 22 水道内部压力
图 23 水道内部流速