之前零零碎碎的做过一些热仿真的工作,但是隔了一段时间之后发现都忘记了。这里做一下记录,有用得上的朋友也希望能帮助到大家。

首先是模型的获取,这里由于我是想仿电机,所以取了个巧,直接用maxwell建立好了电机的模型(RM或者是motorcad的脚本都很方便),于是开局我们就有了下图的模型。是带有绕组端部的3D模型,图片看上去不太清晰,没有关系,我们之后的几何模型是要用spaceclaim去处理的,这里只是为了将模型导出。导出几何模型为.sat格式就行。

ansys spaceclaim和designmodeler区别 spaceclaim在ansys哪里_3D

接着我们用spaceclaim直接打开文件,是可以打开的,只不过编辑会不太方便,我们把文件另存为.scdoc格式的,这个是spaceclaim自己的格式文件,得到下图的3D模型,这个就好看多了。最让我满意的是它的绕组端部建模,这个真的很好。

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接着打开workbench,直接导入我们刚才已经获取的模型。接着把steady-state thermal模块给拉出来,然后把几何部分给关联起来,如下图所示。这里自己把热仿真需要用到的材料属性给添加进去哈。

ansys spaceclaim和designmodeler区别 spaceclaim在ansys哪里_另存为_03

这里需要补充一下关于thermal的一些坑,我们在进行建模的时候,各组件不能重叠、不能遗漏。因为你要对你的整个模型赋材料属性,接着对于与外界接触的部分赋散热系数。所以你的模型组成需要严谨,否则热仿真部分会报错。这里举一个简单的例子,由于定子和转子之间是有气隙的,而在进行电磁仿真的时候,空气我们是不会单独进行建模的,所以这也导致了从maxwell里面导出来的模型是没有“空气”这部分3D模块的,我们在spaceclaim里面进行补充,把这部分建出来,如下图所示,黄色高亮部分为新建立的空气的3D模型,包含气隙和槽内气体,这样在进行下一步赋值的时候,热仿真部分才不会报错。(spaceclaim的剪切功能很厉害,需要学习,在进行模型补充的时候,记得把各部分命名规范一些,为后续工作进行铺垫)

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接下来,我们打开thermal的model模块进行热仿真设置。成功导入几何模型之后,需要对各部分几何体赋材料属性,设置热源、设置换热系数。这些操作全部都通过软件左边的工具树进行设置,设置完毕之后是下面这样的界面。绿色的小勾说明这部分至少在设置上是没问题,但是整体能不能进行仿真,还不能保证。我们在solution那添加一个温度求解观测器,进行有限元求解。

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我把热源及散热系数都放在绕组上作为示例,如下图所示。AB处热源是通过损耗密度给进去的,然后分别给四个端部处的铜对流换热系数。

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 仿出来的稳态温度分布如下所示,这个还是比较符合我们假设的条件的。

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这里只是绕组温度分布,我们把整个电机展示出来,温度分布如下所示。因为没有对电机其他部件设置换流系数,电机整体温度相差极小(热量散不出去)。这个结果和真实的工作温度分布是有很大区别的。这里只是把仿真的流程记录一下。

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