基于ansys模拟的隔热系统设计

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1、·34·计算机应用技术2009年第3期总第36卷基于ANSYS模拟的隔热系统设计占成元，李宁，文玉华，焦玉琴，王学军(四川大学制造科学与工程学院，四川成都610065)摘要：依据传热学基本原理进行隔热材料的选择和隔热结构设计，并采用有限元分析软件ANSYS10．0对几种隔热结构进行了瞬态温度场模拟。依据模拟结果，制作了一套用于150℃环境下对存储电子元件进行保护的隔热系统。测试结果表明，该隔热系统在l50℃环境连续工作8小时后，内壁温度维持在60℃以下，满足试验过程中的隔热要求。关键词：ANSYS；数值模拟；隔热系统；物理试验中图分类号：TP391．71+TB35文献标识码：A

2、文章编号：1006—0316(2009)03—0034—04DesignofthermalinsulationsystembasedonANSYSsimulationzHANCheng—yuan，LINing，wENYu-hua，JIA0Yu—qin，wANGXue-jun(SiehuanUniversity，Chengdu610065，China)Abstract：Onbasisofheattransfertheory，materialsselectionandstructuredesignhasbeendoneinthispaper．Thermalinsulationstr

3、uctureshavebeensimulatedbyfiniteelementanalysissoftwareANSYS10．0．Accordingtothesimulationresult，athermalinsulationsystemwithPTFEandAtMg—basedfibrousmaterialshasbeenproducedandtested．Thetestresultshowedthatthethermalinsulationsystemcanmeettheneedsofengineeringbecausethetemperatureofinnerwallh

4、asmaintainedbelow60℃afterlongperiodworkingof8hoursunder150℃．Keywords：ANSYS；numericalsimulation；thermalinsulationsystem；physicaltest某些用于存储记录测试信息的电子元件最高耐的热扩散方程为【5]：热温度为70℃，为了在高于70℃的环境下顺利进faaa1a行测试工作，需要对电子元件进行隔热保护。本文pca。a。azjaf研究的存储系统尺寸为30X30x250mm，外部工作式中：为材料导热系数，w／m·k；P为材料密度，环境150oC，连续测试8小时。要求

5、设计一隔热系kg／m；Cp为材料的比热容，J／(kg·K)；pCp为体积比统，初始温度25℃，在150℃环境中连续工作8热容，用于度量材料贮存热能的能力；0[=,vpCp为热小时后，系统内壁温度不超过60℃。有限元模拟扩散系数，用于度量材料传导热能的能力与其贮存辅助设计在实践中多有应用[】，本文依据传热学基热能能力的相对大小，d大的材料对热环境的改变本原理进行隔热材料的初步选择，同时采用ANSYS反应迅速，反之则反应缓慢，需要很久才能达到新软件进行温度场模拟，用于预测隔热结构的可行性的平衡状态【5】。并进行结构优化。在数值模拟的基础上进行了隔热可知，为了达到隔热目的，必须选用低

6、导热系系统的制作和隔热性能的测试。数、高密度和高比热容的材料进行隔热结构设计。而常用的保温隔热材料通常是一种轻质、疏松、多1模拟方案的确立孔、热导率小的材料[6]，很难同时满足以上要求。1．1传热学基本原理因此本文选用多层复合结构。由文献【7】可知，外层在直角坐标系中，当没有内热源时，一般形式宜采用导热系数低的材料，减缓热量向体系内部传收稿日期：2008—11—04作者简介：占成元(1983一)，~q)ll宜宾人，硕士研究生，主要研究方向为金属功能材料、隔热材料和计算机辅助设计；李宁(1957一)，四川成都人，教授，博士生导师，主要研究方向为生物材料，金属功能材料以及特种合金。

7、2009年第3期总第36卷计算机应用技术·35·递；内层采用体积比热容相对较大的材料，用于吸系统内壁初始温度设为25℃，在模型外表面施加收传入系统内部的热量，减小温度上升速率。150oC的温度载荷，没有加载的两侧面自动做完全绝热处理。模拟时将自动时间步长设置为开启状1．2数值模拟选用材料及模拟结构态，时间步长最小50S、最高200S，分析结束时间隔热系统设计为桶状封闭结构，为了能够方便为28800S。输出控制选择保存所有子步。的取放存储系统，内腔尺寸为50×280mm(图1)。yABC图2模