CST熱仿真實(shí)例（1）- 針式散熱片，THs穩(wěn)態(tài)求解器

這期我們介紹熱仿真中的熱穩(wěn)態(tài)求解器，仿真散熱片的溫度分布。

1. 建模

直接開多物理工作室，修改單位，使用宏Contruct->Parts->Pin Heatsink

選中底面，點(diǎn)擊Extrude，建立一個(gè)高度為0.5的底座，作為熱源。

將散熱片金屬改為鋁，材料庫(kù)中的鋁有熱仿真需要的物理屬性。

2. 熱仿真設(shè)置

添加熱源，雙擊底座，輸入5瓦功率。

用Pick Face Chain功能選中所有的散熱片的面，定義其熱表面屬性。

這里我們放對(duì)流熱傳遞系數(shù)20。

然后定義接觸面屬性，雙擊底座，按Enter，雙擊散熱片，按Enter，出現(xiàn)對(duì)話框，輸入熱阻0.1。

在背景中查看材料，確保是空氣，有熱仿真方面的屬性，如需要，可用Copy Properties from Material選項(xiàng)將背景定義成空氣。

邊界方面，我們可用Open（add space）自動(dòng)添加一定的背景距離，雖然熱仿真并不建議用open。

可查看網(wǎng)格。

進(jìn)入THs熱穩(wěn)態(tài)求解器

環(huán)境溫度為293開爾文，相當(dāng)于20攝氏度左右。開始仿真。

穩(wěn)態(tài)結(jié)果我們主要看兩個(gè)，熱流密度和溫度分布。

這個(gè)案例基本上就是宏Construct->Demo Examples -> Heat Sink with Thermal Source所建的模型，細(xì)節(jié)上略有區(qū)別，比如邊界尺寸，網(wǎng)格等，結(jié)果基本一樣。

小結(jié)：

1.  Ths和Tht不是流體計(jì)算，所以對(duì)背景空間（空氣流體）要求不高。優(yōu)勢(shì)是仿真快，缺點(diǎn)是假設(shè)量輸入較多，比如最主要的是對(duì)流熱傳遞系數(shù)，用來(lái)表示固體和流體之間的熱交換效率。案例中的20是經(jīng)驗(yàn)值，每個(gè)面都設(shè)定20是非常粗略的做法。

2.  接觸面屬性可用于仿真接觸熱阻或薄層阻熱材料，無(wú)厚度仿真。THs穩(wěn)態(tài)忽略熱熔（Thermal capacitance）也就是說(shuō)，熱平衡情況下，該薄膜儲(chǔ)存的熱量對(duì)結(jié)果無(wú)影響。

3.  熱仿真一定要檢查好材料的熱仿真屬性：密度，導(dǎo)熱系數(shù)，比熱容，由這些量計(jì)算出的熱擴(kuò)散系數(shù)（diffusivity）量級(jí)要合適，一般在e-5。

    必須定義的量：熱源，材料的熱仿真屬性，環(huán)境溫度，邊界條件。

    建議定義的量：散熱面的對(duì)流熱傳遞系數(shù)。

    可選定義的量：接觸面的熱阻和熱容。