COSMOSWorks熱分析案例介紹1

接下來介紹一些使用COSMOSWorks的熱分析和結構分析解決實際設計挑戰中的案例。

散熱肋片的大小

散熱肋片的設計 散熱片的設計必須具備一定的冷卻效果，使得芯片的溫度保持在400K以下。散熱片下面有個固定板，由于散熱片和固定板之間存在熱阻層，因此固定版的冷卻 效果可以忽略不計。

對一個高度為20mm初始設計散熱肋運行一個熱分析，散熱肋片的溫度分為461K (圖22高)。增加散熱肋片的高度到40mm后其溫度減小為419K，同樣無法滿足設計要求(圖22)，通過第三次設計修改，將散熱肋片高度增加到60mm，其分析結果可以滿足產品的設計要求400K，這個散熱片的溫度 結果是我們可以接受的(圖22)。

圖 22 帶有三個配置的散熱片

在這個分析中，對流系數是十分重要的，我們可以在材料庫中或者其它資料中查找到，不同材料的對流系數，另外，如果想要研究散熱片同各國周圍空氣的流動 而帶走的熱量，必須使用COSMOSFloWorks進行流體分析。

設計一個加熱元器件

一個內部鑲嵌有熱線圈的鋁盤，m 型的加熱線圈（圖23所示）的成本比較低，但是 通過熱分析發現，m 型加熱線圈它使得鋁盤的溫度分布十分不均勻如圖23所示。

圖 23 鋁盤內一個簡單的加熱元件設計

當加熱線圈設計修改為螺旋形時的分析結果如圖24所示， 分析結果說明螺旋形的加熱線圈使得鋁板的溫度比較均勻。(圖24)

圖 24 更改設計的加熱線圈溫度分布更加均勻

聚光燈罩的熱應力分析

當一個聚光燈(圖17)被完全固定住（圖25），由于受熱產生的膨脹被約束限制，因此在聚光燈的燈罩產生一定的熱應力。

熱應力的分析需要將熱分析和結構分析結合起來使用。將圖25的溫度分析結果輸入到結構分析算例中進行熱應力分析。通過分析驗證可以判斷鋁制燈罩的熱應力是否會超過它的屈服強度。圖25所示的應力云圖顯示，燈罩紅色區域的應力已經超過了他的屈服強度。應力分析結果說明燈罩在工作的時候會產生屈服變形。

熱分析案例介紹

圖 25 聚光燈被固定如圖（上），穩態溫度分布如圖（中）紅色區域的應力超過了屈服強度如圖（下）

注意：這個案例中熱應力的產生不是因為燈罩的不均勻溫度分布，而是因為 固定約束限制了燈罩由于受熱而產生的自由膨脹，而且我們發現這個案例中 沒有施加任何外部載荷。