課程大綱

一、基礎(chǔ)理論模塊

熱力學(xué)基礎(chǔ)與傳熱方式

熱力學(xué)三大定律與能量守恒原理
傳熱方式：熱傳導(dǎo)（傅里葉定律）、熱對(duì)流（牛頓冷卻方程）、熱輻射（斯蒂芬-玻爾茲曼方程）
材料熱物性參數(shù)：導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、熱膨脹系數(shù)、接觸熱阻

 

熱分析類型與適用場(chǎng)景

穩(wěn)態(tài)熱分析（溫度場(chǎng)不隨時(shí)間變化）與瞬態(tài)熱分析（時(shí)間相關(guān)溫度場(chǎng)）
非線性熱分析（材料屬性/邊界條件隨溫度變化）

 

二、軟件操作與建模技術(shù)

Ansys Workbench平臺(tái)基礎(chǔ)

界面導(dǎo)航與熱分析模塊（Steady-State Thermal/Transient Thermal）
幾何建模：DesignModeler簡(jiǎn)化技巧（對(duì)稱模型切分、非關(guān)鍵特征刪除）
材料庫配置：多材料分層定義（如井式爐三層壁材料參數(shù)設(shè)置）

 

網(wǎng)格劃分與邊界條件

網(wǎng)格控制策略：局部加密（如活塞頂部、電子元件）、非連續(xù)網(wǎng)格劃分
熱邊界條件：對(duì)流換熱系數(shù)（自然/強(qiáng)制對(duì)流）、輻射發(fā)射率、熱流密度加載

 

三、工程案例實(shí)戰(zhàn)

穩(wěn)態(tài)熱分析案例

井式爐溫度場(chǎng)模擬：多層材料導(dǎo)熱分析，內(nèi)外壁溫度分布計(jì)算
電子設(shè)備散熱：PCB板熱源加載、散熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)

 

瞬態(tài)熱分析案例

鋼球淬火過程：溫度隨時(shí)間變化模擬，冷卻速率分析
電路板瞬態(tài)傳熱：開機(jī)升溫過程熱響應(yīng)預(yù)測(cè)

 

多物理場(chǎng)耦合案例

活塞熱-結(jié)構(gòu)耦合：溫度場(chǎng)導(dǎo)入結(jié)構(gòu)模塊計(jì)算熱應(yīng)力與變形
熱電制冷器仿真：熱電材料的熱-電耦合效應(yīng)分析

 

四、高級(jí)專題與優(yōu)化

非線性與接觸熱阻處理

界面接觸熱阻設(shè)置（如發(fā)動(dòng)機(jī)部件裝配間隙）
材料非線性參數(shù)（導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化曲線）

 

熱分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化

拓?fù)鋬?yōu)化：散熱結(jié)構(gòu)輕量化（如冷板流道設(shè)計(jì)）
參數(shù)化優(yōu)化：換熱系數(shù)與冷卻效率的敏感性分析

 

五、培訓(xùn)形式與資源

授課方式：理論30% + 案例實(shí)操70%（提供模型文件與步驟文檔）
適用對(duì)象：熱設(shè)計(jì)工程師、CAE分析師、高校研究人員
學(xué)習(xí)資源：官方手冊(cè)、案例視頻、網(wǎng)格劃分技巧指南

通過本大綱，學(xué)員可系統(tǒng)掌握Ansys溫度場(chǎng)模擬的核心技術(shù)，從單場(chǎng)分析到多物理場(chǎng)耦合，提升解決實(shí)際工程熱問題的能力。