課程大綱

一、基礎理論模塊

熱力學基礎與傳熱方式

熱力學三大定律與能量守恒原理
傳熱方式：熱傳導（傅里葉定律）、熱對流（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：導熱系數、比熱容、熱膨脹系數、接觸熱阻

 

熱分析類型與適用場景

穩態熱分析（溫度場不隨時間變化）與瞬態熱分析（時間相關溫度場）
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

Ansys Workbench平臺基礎

界面導航與熱分析模塊（Steady-State Thermal/Transient Thermal）
幾何建模：DesignModeler簡化技巧（對稱模型切分、非關鍵特征刪除）
材料庫配置：多材料分層定義（如井式爐三層壁材料參數設置）

 

網格劃分與邊界條件

網格控制策略：局部加密（如活塞頂部、電子元件）、非連續網格劃分
熱邊界條件：對流換熱系數（自然/強制對流）、輻射發射率、熱流密度加載

 

三、工程案例實戰

穩態熱分析案例

井式爐溫度場模擬：多層材料導熱分析，內外壁溫度分布計算
電子設備散熱：PCB板熱源加載、散熱器優化設計

 

瞬態熱分析案例

鋼球淬火過程：溫度隨時間變化模擬，冷卻速率分析
電路板瞬態傳熱：開機升溫過程熱響應預測

 

多物理場耦合案例

活塞熱-結構耦合：溫度場導入結構模塊計算熱應力與變形
熱電制冷器仿真：熱電材料的熱-電耦合效應分析

 

四、高級專題與優化

非線性與接觸熱阻處理

界面接觸熱阻設置（如發動機部件裝配間隙）
材料非線性參數（導熱系數隨溫度變化曲線）

 

熱分析與設計優化

拓撲優化：散熱結構輕量化（如冷板流道設計）
參數化優化：換熱系數與冷卻效率的敏感性分析

 

五、培訓形式與資源

授課方式：理論30% + 案例實操70%（提供模型文件與步驟文檔）
適用對象：熱設計工程師、CAE分析師、高校研究人員
學習資源：官方手冊、案例視頻、網格劃分技巧指南

通過本大綱，學員可系統掌握Ansys溫度場模擬的核心技術，從單場分析到多物理場耦合，提升解決實際工程熱問題的能力。