专业、精确的热场分析仿真工具 ThermNet
1、简介
ThermNet 仿真对给定热源的温度分布进行仿真分析。ThermNet 和 MagNet 结合可以进
行精确的电磁-热耦合仿真计算。
部分功能如下:
对给定热源产生的温度分布进行仿真分析,考虑导热材料存在的情况和对流/辐射边界
损失。
与 MagNet 的双向耦合分析由于涡流和磁滞损耗产生的热效应。
以密度的形式设定分布在每一个部件内的热能值。
方便的建模能力和直观的界面。
材料建模(可以是温度的函数)。
强大的参数化功能,可以在一个模型上实现多个工况的仿真。
2、功能概览
1) 求解器介绍
静态求解器
瞬态求解器
电磁耦合求解器
确定在存在热传导材料
和对流和辐射边界下,由
给定热源产生的静态温
度分布。
确定在存在热传导材料
和对流和辐射边界下,由
给定热源产生的时变温
度分布。
使用与静磁场或时间-谐振磁场的迭代
耦合分析,预测由于铁损和涡流损耗产
生的温度分布,和确定对电导率和磁材
料属性的温度效应。
根据时间效应的影响,定
义时间步长。
用户可以控制进行电磁仿真的次数。
2) 几何建模器
支持 3D 实体建模(solid modeling) ;
用户可以创建自己的模型库,以便在设计中重复使用;
SAT 和 DXF 文件的输入和输出功能;
其他可供选择的输入/输出模块:CATIA, STEP, IGES, Pro/E 和 Inventor 文件;
对耦合仿真的 Enable 和 Disable 选择:可以定义模型中的某个部件只进行一种仿真运
算(例如,只进行热场计算),而不进行耦合运算中的另一个仿真(电磁仿真)。
3) 材料编辑器
包含 Infolytica 预定义材料库作为永久参考;
在一种材料属性定义时,对不同的温度值,定义相应的电磁属性;
模型所用的材料,便于共享;
定义自己的材料。可以定义以下属性:
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1
热导率
密度
给定热容率
4) 脚本编程
基于微软的 ActiveX™ 技术, 用户可以自动地处理重复性任务和对一些配置客户化;
脚本记录工具可以帮助编写脚本程序,用户也可以自己写;
可以和其他软件通信和互动,例如: 与 excel 连接,便于对数据进行处理;
将数据结果传输到其他仿真软件,实现多物理分析;
5) 网格和自适应
支持自动网格剖分和用户自定义网格剖分;
自适应网格剖分;
ThermNet 中的自适应网格剖分与 MagNet 的自适应网格剖分是互相独立的。这是因为
这两种仿真所要求的网格不需要一致。自适应收敛度是根据各自相应的与能量有关的总
体量的变化决定的;
6) 边界条件
用户可以选择对模型未知场适合边界条件:Perfect Insulator, Specified Temperature 或者
Environmental Conditions;
对于对称结构,边界条件还可以减小仿真时间。
7) 参数化
通过对材料,几何形状,边界条件等的参数化,对给定模型进行多工况仿真
8) 结果/后处理
可以用等势线图,云图和矢量图来形象的表示部件表面或某一个切面的场量。
所支持的温度单位包括:摄氏(Celsius),华氏(Fahrenheit),开尔文(Kelvin)。
自动生成的场量包括:
热流 (Heat Flow)
温度 (Temperature)
热源 (Heat Source)
数据与结果的图表生成;
时变,参数化和运动问题的动画生成;
求解后网格的观测;
场量采样工具(Field sampler)可以探测某一点(网点)或沿某条线上的场量;
与第三方软件耦合或连接,以便进一步数据分析。
3、前处理
1) 几何建模器
Infolytica所提供的 3 维几何建模功能是电磁设计工程师最为方便的工具,它可以通过雕
刻、组合, 沿任意方向拉伸, 等功能来实现任意形状的 3 维设备模型。强大的建模功能为
高精度的仿真分析提供了很好的帮助。
一些几何建模的实现方法列举如下:
对部件模型的布尔运算 (Union, Subtract,和 Intersect )。
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2
部件模型的项目窗口的排列(影响部件重叠部分的材料定义)。
部件在模型窗口的显示与隐藏。
部件失效功能:部件不参加网格剖分,无须删掉部件。
3 维网格单元的优化—Infolytica 仿真软件应用有限元方法精确的建模和预测网格单元
内的场量。
另外, Infolytica 软件可以导入 SAT 文件,得到满意的网格单元,如下面 3D 几何建
模网格生成器的例子所示。
3D几何建模网格生成器
生成非结构化的四面体网格单元;
可以处理任意方向拉伸构建的模型部件;
自动网格生成和自适应网格
模型内的部件可以部分重叠:一个部件占有的模型空间对于在项目栏中的
Object 中排列在它上面的所有部件具有优先级。
可以对其他 CAD 软件导入的几何模型进行网格单元剖分。
网格剖分例一
网格剖分例二
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网格剖分例三
几何建模举例:显性布尔操作explicit use
用户可以对两个或更多的部件,或对一个部件和一个切片(a slicing plane) ,采用显性布
尔操作(Union, Subtraction, 或 Intersection) 。另一种基于部件优先级原则的方法更加简单,
可以对部件隐含布尔操作。
部件Union
----新部件包含重叠部件的所有部分,并标记为Union #。(图例说明)
部件Subtract
----新部件去掉第一个部件的重叠部分,标记为 Subtract # 。(图例说明- 两个
部件) :
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(图例说明- 两个部件和一个切片)
部件Intersect
----新部件仅包括重叠部件的共同部分,标记为 Intersect #。
(图例说明)
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几何建模举例:隐含布尔操作implicit use
很多方法可以用 Infolytica 的 3D Solid Modeler 建立模型部件。用户可以使用显性布
尔操作命令( Union, Subtraction, Intersection )。另一种方法是,采用部件的某种特性(如
层次和重叠)的原则,来自动地进行隐含布尔操作。这种方法在建立包围其他模型部件的空
气时非常有用。用户也可以根据自己的喜好,结合两种布尔操作方法来建立需要的几何形状。
隐含操作
首先,用户需要理解在实体模型中的几何形状构造中,什么是部件层次,和优先级原则。
在接下来的例子中,三个部件的建立来说明这些概念。并采用初始 3D 网格剖分,部件的隐
藏和重排序等功能来更好的说明。
优先级原则:Infolytica 3D 实体建模器自动的对完全和部分重叠的物体进行布尔操作,
采用如下的原则:
对于完全重合的模型部件,较小的部件在模型空间中具有高的优先级。
对于互相部分重叠的部件,在模型 object 页面的排列靠下的部件的模型空间的
级别高于排在它前面的部件。
用户可以通过改变部件在 object 树结构表位置,来控制重合部件的网格剖分结果。
布尔操作和优先级原则效果示例:
注意:在 Solid Modeling 的环境下,已经建立三个部件。
Large box: 与 Small box 完全重合,并与圆柱 Cylinder 部分重叠。
Small box: 与 Large box 完全重合,并与圆柱 Cylinder 部分重叠。
Cylinder: 与 Large box 和 Small box 部分重叠,是第三个建立的部件。
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Project 项目管理栏
三个部件的初始 3D 网格
所有的部件设为可视,在 project 树结构中按照建立的顺序排列。
隐藏 Small box,观察模型的初始 3D 网格
这个操作过程演示原则 1 的效果(作用在 Large box 和 Small box 上)。
在 Object 树结构表中,选中 Small box,使它隐藏。在部件左边的一个红色的 X 表示这
个部件被隐藏。
Project 项目管理栏: 隐藏 Small box 部件
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Large Box 和 Cylinder 的初始 3D 网格
隐藏 Cylinder,观察模型的初始 3D 网格
这个操作过程演示原则 2 的效果(作用在 Large box 和 Small box 上)。
首先,将 Small box 重新显示出来。
接着,将 Cylinder 部件隐藏
Project 项目管理栏: 隐藏 Cylinder 部件
Large 和 Small Boxes 初始 3D 网格
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