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Fluent|焦耳热计算

内容纲要

本文演示利用Fluent及Workbench中的电热模块模拟焦耳热,并对两种方式的计算结果进行比较。

对于电流通过导体后的散热问题,ANSYS系列软件提供了很多不同的处理方式,常见的方法包括:

  • Electric+Thermal
  • Maxwell+Fluent
  • Fluent

1 示例几何

考虑下面的几何模型,几何尺寸为2*20*100 mm,材质为铜,通过电流为500 A,四个侧边与外界环境之间的对流换热系数为5 W/(m^2·℃),环境温度为300 K。

生成全六面体计算网格,如下图所示。

2 Fluent计算

  • 修改计算域类型为Solid
  • 激活能量方程
  • 打开电势模型的设置对话框
  • 激活Potential Equation,确保激活选项Include Joule Heating in Energy Equation
  • 从材料库中添加copper
  • 指定计算域材料为copper
  • 入口边界指定电流密度12500000 A/m2,热边界采用默认的绝热
  • 指定出口边界电压为0 V,热条件采用默认的绝热边界
  • 指定侧边的散热条件,如下图所示
  • 取消求解Flow与Turbulence,只求解Energy与Potential
  • 修改能量方程的残差为1e-9以下,进行求解计算
  • 温度分布如下图所示

3 Electric与Thermal计算

  • 模块连接如下图所示
  • 进入Engineering Data,添加材料Copper Alloy,修改其材料属性
  • 进入B3单元格,如下图所示指定材料
  • 指定边界电流值为500 A
  • 指定另一侧电压为0 V
  • 进行电场模块求解
  • 右键选择模型树节点Imported Heat Generation,点击弹出菜单项Import Load导入电场模块计算的结果
  • 添加对流边界,如下图所示指定参数
  • 进行热模块求解
  • 温度分布如下图所示

可以看到,温度结果与Fluent得到的结果一致。

文件链接:https://pan.baidu.com/s/1Ss6-FUZhwbDegKKzYk2WZg?pwd=5c6t 提取码:5c6t


(完)

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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文章名称:《Fluent|焦耳热计算》
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