热网络法初步搭建

捣鼓一天多了&＃xff0c;还是记录一下吧。

热学相关的理论我前面也记录过两篇&＃xff0c;之后因为有其他事&＃xff0c;这方面学习就搁置了&＃xff0c;现在重新捡起来&＃xff0c;做一些初步的仿真学习&＃xff0c;很感谢我的伙伴叮叮当当跟我一起讨论学习这方面的内容。

之前其实摘抄过一些关于电机热网络的搭建过程&＃xff0c;但那个问题比较复杂&＃xff0c;不适合新手入门学习。今天分享一个简单的例子。

问题是这样的&＃xff0c;四个导体&＃xff0c;材料是铜。导体通电流会发热&＃xff0c;问稳态温度是多少&＃xff1f;几何模型每根导体选取1m*1m*1m的尺寸&＃xff0c;便于我们后面对导热系数和对流系数做换算。几何模型如下&＃xff1a;

其实就是四个正方体拼接在一起。 

这个问题用workbench中的thermal模块很好出结果的&＃xff0c;我们给定的约束是这样的&＃xff0c;导体只有一面跟空气有接触&＃xff0c;也就是其他面是不进行对流散热的。同时呢&＃xff0c;导体之间存在热传导。

简单记录一下仿真过程&＃xff0c;这篇博客不是仿真教学&＃xff0c;我毕竟也是刚学。首先在spaceclaim里面建立几何模型&＃xff0c;以x_t的格式导出&＃xff0c;然后打开workbench&＃xff0c;拉一个Geometry模块出来&＃xff0c;把刚才的模型文件读进来。接着拉一个mechanical model出来&＃xff0c;把我们一会用到的材料属性给添加进去。最后拉一个steady-state,进行稳态热仿真就行了。给个结果示意一下&＃xff1a;

第三个导体的损耗我给定的2000W/(m^3)&＃xff0c;其他三个给定的1000&＃xff0c;是为了体现出温度分布的不均。其实温度最低的那个面就是我们选取的与空气的对流面&＃xff0c;对流系数给的10。最后结果是在147摄氏度左右哈。

接下来&＃xff0c;我们根据已有的热网络的知识&＃xff0c;对上述的问题搭建个热路出来&＃xff0c;看看能不能跟有限元结果对上。热路咋搭呢&＃xff0c;损耗当成电流源作为激励&＃xff0c;待求取的对象温度抽象成节点&＃xff0c;点与点间建立等效热阻&＃xff0c;如果关心暂态过程还需要增加等效热容。这样求解后的节点电压值&＃xff0c;就对应稳态的温度。

当然&＃xff0c;只看我上面那段话&＃xff0c;估计没几个人能搭建出对应的热路&＃xff0c;大家还是自己去找找文献&＃xff0c;我今天太困了&＃xff0c;这部分不想展开写。

对电路知识掌握的比较好的同学&＃xff0c;可以用节点电压法去求解。我比较懒&＃xff0c;就用simulink搭了个电路出来&＃xff0c;其实很简单的&＃xff1a;

四个节点的电压就读取出来了&＃xff0c;一看&＃xff0c;对不上。是因为没有加入环境温度的缘故。因为在搭建等效电路时&＃xff0c;我们其实是把对流交界面电势接地了的&＃xff0c;这样算出来对应的环境温度是0&＃xff0c;所以结果对不上。在此基础上加22&＃xff0c;就跟仿真对上了。&＃xff08;仿真环境温度设置的是22&＃xff09;

今天实在太困了&＃xff0c;其实热网络搭建那一部分是可以展开讲一讲的&＃xff0c;但是我没精力在今天一下写完了。先挖个坑吧&＃xff0c;之后有时间就把这部分给填上。