附录 A

附录 A Workshop 2的菜单操作格式 (晶体管的稳态热分析)

Workshop 2 – 菜单操作格式 晶体管的稳态热分析问题基本描述: • 晶体管放置在铜隔热器上，该隔热器放置在铝制散热器上。晶体管产生热量，而且系统接收附近部件的辐射能。整个系统采用风冷。设计要求: • 整个系统热平衡时温度不超过 100°C. Copper isolator Transistor Aluminum heat sink plane of symmetry 本例的命令流文件在附录C中。

Workshop 2晶体管的稳态热分析 总体分析目标: • 对于本例, 假设稳态功率为20瓦，完成下列要求： 1. 求出系统在稳态下温度场的分布。 2. 找出系统最高温度点的位置和最高温度数值。 3. 判断是否有区域温度超过设计要求，如有，找出其位置。 4. 用手工求解校核结果。

Workshop 2 晶体管的稳态热分析 尺寸: • 假设条件 • 一个对称面。 • 使用国际单位制。 (kg, m, s, W, J) • 周围部件的辐射在建模时简化为等效的均匀热流。 • 忽略元件接触面间的接触热阻。 • 晶体管材料为各向同性。 • 晶体管发热量不变。 • 模型前后表面无热传递。(i.e.,轴向无温度梯度)。 • 对流换热系数不变，介质温度均一。 • 深度为 0.025m。 • 图中尺寸单位为米。

Workshop 2 前处理 步骤1 – 菜单过滤选项设置为热。 1 2 3

Workshop 2 前处理 步骤 2: 改变工作文件名… 1 2 3 Note: 所有文件,除了.log和.err都将命名为工作文件名.ext

Workshop 2 前处理 步骤 2: 续...改变标题. 1 2 3

Workshop 2 前处理 步骤3: 定义单元类型… 1 2 3

Workshop 2 前处理 步骤3: 续…定义单元类型 - 类型1: thermal solid, PLANE77 2 1 3 4

Workshop 2 前处理 步骤 3: 续…定义单元类型 - 类型2 : surface effect element, SURF151 2 1 3 4

Workshop 2 前处理 步骤 3: 续…定义单元类型 - 类型 1:检查PLANE77单元设置 1 2 3

Workshop 2前处理 步骤 3: 续… 类型2: 检查 SURF151单元设置 1 3 4 5 2 6 7

Workshop 2 Preprocessing 步骤 3: 续…….. 结束单元定义 1

Workshop 2 前处理步骤4: 输入材料 1, 2 and 3的材料特性。 1 2 3 注:对于稳态热分析，只需要热传导率。但是考虑到例题4中需要瞬态效果，所需的材料特性在此处输入。

Workshop 2 前处理 步骤 4: 续… 定义材料特性, 类型 1 1 2 3 4

Workshop 2 前处理 步骤4: 续… 材料号 2 3 4 1 5 2 6

Workshop 2 前处理 步骤4: 续…….. 材料类型 3 3 4 5 1 2 6

Workshop 2 前处理 步骤 5: 生成几何模型步骤 5a: 生成矩形 2 1 3 4

Workshop 2 前处理 步骤 5a: 续 1 2 3 4 5 6

Workshop 2 前处理 步骤5a: 续… 1 2 3 4 5 6

Workshop 2 前处理 步骤 5a: 续… 打开面号，并重新画面。 1 3 2 5 6 4

Workshop 2 前处理 步骤5a: 续… 画面，不同面用颜色和面号区分。 look

Workshop 2 前处理 步骤5a: 续…将面粘贴在一起。 1 3 2

Workshop 2 前处理 步骤5a: 续 look 1

Workshop 2 前处理 步骤5a: 续… 打开关键点号并画面。 1 3 2 4

Workshop 2 前处理 步骤 5a: 续… 粘贴后画面。 look 注: 粘贴操作将独立的实体在其公共边界上连接起来。这些面现在有公共的关键点和线。

Workshop 2 前处理 步骤 5b: 生成四个倒角切换到画线状态，容易选取…… 1 2

Workshop 2 前处理 步骤5b: 续...生成倒角 1 生成四个倒角，半径均为.0025 m

Workshop 2 前处理 步骤 5b: 续 look 1 2

Workshop 2 前处理 步骤5b: 续...输入倒圆角半径尺寸……… 1 2 重复这些步骤，将所有相交线段都倒圆角。 next

Workshop 2 前处理 步骤5b: 续.. 检查画线情况。 look 下面, 生成用这些线段包围的面。 next

Workshop 2 前处理 步骤5b: 续…….. 在每个倒圆角的区域生成独立的面。 2 1 注: 这四个新面可以用新生成的倒角线为边界生成。交线在生成倒角时已经切割好了。

Workshop 2 前处理 步骤 5b: 续选择线段 look 1 2 next 对另外三个倒角区域重复上述步骤。

Workshop 2 前处理 步骤5b: 检查新生成的面………. look 注: 为了得到较好的单元质量，倒角面要与相邻的面相加。对于相对相邻面小很多的面，或带有尖角的面，应当与相临面相加以消除较难划分网格的区域。这样得到的网格比较均匀，形状也好些。

Workshop 2 前处理 步骤5c: 面相加。 2 1 3 4 5 注: 我们在此将要相加的面选取出来。这是其中一种方法。 6

Workshop 2 前处理 步骤5c: 续… 1 2 相加前:

Workshop 2 前处理 步骤5c: 续... look 1

Workshop 2 前处理 步骤5c: 续…... 查看相加后的面。注: 画面时面号打开。所有面颜色相同说明已经加为了一个面。接近圆角处的线已经删除，因此可以得到较好的网格，并且消除了切线处的尖角。相加后:

Workshop 2 前处理 步骤6: 划分网格. 步骤6a: 设置属性. 4 1 2 指定面的属性。 3 注:我们在划分网格前对三个面指定不同的材料号。

Workshop 2 前处理 步骤6a: 续 look 1 2

Workshop 2 前处理 步骤6a: 续.. 分别对三个面指定其材料号及单元类型。 1 2 3 注: 在本题中不需要实常数，因此没有定义。所有面都使用同样的单元 PLANE77来划分网格。

Workshop 2 前处理 步骤6a: 续… 指定该面的材料号为2….. 1 2 3

Workshop 2 前处理 步骤6a: 续.. 该面指定材料号3 1 2 3 网格尺寸控制。 next

Workshop 2 前处理 步骤6b: 单元尺寸控制使用MeshTool设置单元尺寸, SmartSize 使用3。 1 2

Workshop 2 前处理 步骤 6c: 划分网格。 look 1 2

Workshop 2前处理 步骤6c: 续… 查看划分网格结果。 look

Workshop 2 前处理 步骤7: 生成平面效果单元。步骤7a: 画线。 1 2 look 注: 为了生成平面效果单元，需要将对流区域的结点和单元选择出来。“附加”结点同样生成。平面效果单元覆盖在PLANE77单元上，并由相同结点定义。

Workshop 2 前处理 步骤7a: 续… 选择线段子集。 1 2 3 look 4 5 6

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