「干货」ANSYS热分析

「干货」ANSYS热分析>#**一、背景和内容**。由于电源线铜芯耐温范围为-20℃以上,当电线用于北方-26℃以下时,可能出现脆断。

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一、背景和内容

由于电源线铜芯耐温范围为-20℃以上,当电线用于北方-26℃以下时,可能出现脆断。因此在电源线外线尼龙内侧增加电辅热,保证电源线大于-20℃。

本文通过仿真分析电线辅热需要的电加热功率。在-26℃环温,主线不通电情况下,自然对流换热系数为(5~10) W/(m2.K) (无外界通风干扰)范围内电加热最高温度不超过80℃;铜芯最低温度不低于-20℃。

本文包括以下内容:

1、稳态计算需要的电加热功率

2、瞬态计算断电后温度降低过程

3、瞬态计算静置后温度升高过程

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图1-1 升温过程

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图1-2 放热过程

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图1-3 稳态

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图1-4 计算案例

二、计算过程

2.1 结构和网格

如图2-1所示是电线加热示意图,整体处于1mm厚度的尼龙PA6保护下,主线有1.8mm绝缘层PVC保护,铜芯与绝缘层之间尚有距离,认为是空气。由于实际情况电加热与主线会有接触,因此模型设置也有部分接触,如图2-1所示。

材料参数见表1.

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图2-1 模型示意图

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图2-2 网格

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2.2 稳态热分析

首先输入边界条件,

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图2-3 steady-state thermal→insert→convection输入自然对流换

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图2-4 首先输入5W/(m^2.K),环境温度为-26℃

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图2-5 再输入电加热量64961W/m^3

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图2-6 结果处理,显示温度分布图和热流分布图

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图2-7 最终状态并点击solve进行计算

2.2 瞬态热分析

静置开启电加热初始温度为-26℃

断电后开启电加热初始温度假设为30℃

首先是静置开启电加热设置

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图2-8 设置初始温度-26℃

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图2-9 设置计算时长为15000s

其余设置类似稳态热分析

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图2-10 设置最终结果图

同样的设置断电后开启电加热,初始温度为30℃。可以用copy的方法把边界条件复制过来。

三、计算结果

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图3-1

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图3-2

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图3-3

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图3-4

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