Ansys electric desktop中Maxwell和icepak的耦合温升仿真分析 原创

铜排通电发热温升仿真分析

Maxwell和icepak的耦合温升仿真分析

Ansys electric desktop中Maxwell和icepak的耦合温升仿真分析

     在电子设备中，热一般是由电产生的，电流通过导体，由于电阻产生发热，发出的热量导致导体温度升高，而一般导体的电阻率跟温度成正相关，即导体越热电阻越大，在电流不变的情况下，发热功率也会变大，如此循环直到达到平衡。

    本案例主要讲解了通电铜排在空气中的温升仿真计算。通过ANSYS workbench中的Maxwell仿真软件，使用Maxwell中的电磁和icepak模块的耦合，计算得到通电铜排的温升结果.

    主要讲解该案例的具体操作方法，包括建模、Maxwell模块和ICepak模块的详细操作步骤；以及相关参数的设置；

    问题描述：假设有三根铜排，每根铜排通过有效值为1000A的50Hz的交流电，相邻两相间的相位差为120°，考察这三根排在空气中的温升情况。

1.首先建立模型

分析的模型为三个铜排，那么着时候就可以采用简化方法了，在Maxwell的2D中建立三根铜排，如图所示 ，模型为2维截面

2. 建立相应的电流和边界条件

如图所示，选择三个矩形，添加parallel current，可以将三个断面考虑成一个导体，自动考虑并联效果，这样就有了已知总电流的情况下，其集肤效应的影响，导致的电流分布不均匀现象。

3计算结果

3.1磁场分布

磁场分布可以看到完美的右手螺旋方向转动

3.2涡流损耗分布

计算结果如图所示，涡流损耗反应的是是电流密度分布，通过其颜色可以看到电流遵循涡流分布效果，将3根导体看成一根导体，整体的电流想周围扩散，产生集肤效应，这样就会导致中间铜排发热量较小.

4．icepak模型建立

将Maxwell中的2D模型复制到icepak中，拉伸生成三维实体，自动的会建立空气域，为了空气流通效果更好，建议将空气的重力上方设置空气域较大，结果如图所示

5.建立温升条件

在design settings中设置重力方向，该选项非常重要，否则热空气不会上升，相当于失重状态下的空气散热情况，因此必须设置重力

周围设置空气域的外侧为opening，这样空气会在周围流通，实现冷空气被加热的效果

最重要的就是加载热源，在thermal中添加Emloss，添加this project，定位到前面计算的涡流场分析结果

这里要注意的是3维的实体会自动考虑2维截面的延申，所以截面方向正确的情况下会自动加载长度方向的热量

6.温度结果

建立截面，计算的温度分布如图所示

查看空气的流动速度，可以看到空气的流速分布图

仿真就是一个坑，一入仿真深似海，劝君莫入仿真圈！

你钻研着物理知识，操着软件开发的心，忙着机械设计的事，拿着别人零头的钱！

仿真就是一门玄学，结果飘忽不定而又极其重要！

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