案例5 水冷散热器对流换热
1.案例介绍
水冷散热器有一个进水口及出水口,散热器内部有多条水道,这样可以充分发挥水冷的优势,利用对流强制换热的方式能带走更多的热量。这就是水冷散热器的基本原理。从水冷的安装方式来看,又可以分为内置水冷和外置水冷两种。对于内置水冷而言,主要由散热器、水管、水泵、足够的水源组成。外置水冷散热器方面,由于其散热水箱以及水泵等工作元件全部安排在机箱之外,不仅减少了机箱内空间的占用,而且能够获得更好的散热效果。
2.流程介绍
- 前处理与求解设置
- 学习如何设置模型参数与材料相关选项
- 学习如何合理设置边界条件
- 学习如何设置求解器
- 后处理结果分析展示
- 结果云图
本案例使用的网格模型为Mcooler
步骤一:导入网格
进入传热学分析模块,点击“传热学分析”下的“网格”,导入输入文件的网格。本案例的网格名为Mcooler.med。如下图所示:
步骤二:全局设置
点击菜单栏“传热学分析”,设置“非线性效应”开关为“开”,“时变特性”为“瞬态”。设置完毕后须点击对号以确认!!
步骤三:兴趣点
点击“兴趣点”后“+”,创建两个兴趣点,并设置坐标。(可以通过网格的大小调节半径的大小,以此观察所选点的位置)
此案例无需设置线性接触
步骤五:单元设置
单元设置主要目的是设置单元类型,在传热学模块中,单元类型可以设置一阶网格与二阶网格两种。当单元设置为手动时,可对子模型进行单元设置。 本案例使用自动设置
步骤六:材料设置
点击菜单栏中的“材料”,对其进行全局设置,其中导热系数用表格给出。
步骤七:初始条件
初始条件设置“全局”温度为30摄氏度
步骤八:边界条件与荷载
点击“边界条件与荷载”后的“+”,弹出四个传热学边界;本案例中首先选择“温度”边界,施加位置在面“heat”,温度值以表格展示。
再次点击“+”,添加边界“热对流”,施加位置如图。
再次点击“+”,添加边界“热对流”,施加位置如图。
步骤九:求解器设置
在偏微分方程求解的几种数值方法中,有限元方法最为通用,在工程领域应用也最为广泛。
以本案例为例,采用PETSC计算方式.默认设置求解器设置如下图所示:
步骤十:时间步设置
设置“结束时间”为600s,“时间步长”用表格展示。“结果写入时间步”设置为“初始时间步”。
步骤十一:结果设置&计算
1)物理场
点击菜单栏中的“结果配置”前的“+”,设置“物理场”,点击后面的“+”,计算“热通量”和“温度”云图。
2)表面物理量计算
点击菜单栏中的“结果配置”前的“+”,设置“表面物理量计算” 点击后面的“+”,计算下列物理量。
3)体积物理量计算
本案例无体积物理量计算
4)兴趣点结果提取
点击菜单栏中的“结果配置”前的“+”,设置“兴趣点结果提取”,点击后面的“+”,计算“点1”的“热通量”和“温度”,“点2”的温度。
5)计算工程
设置好需要输出的物理量之后,就可以点击“仿真计算”,开始计算,直至提示成功即可。操作如下图所示:
步骤十二:结果展示
1)物理场
热通量云图
温度云图
2)表面物理量计算
3)体积物理量计算
4)兴趣点结果提取