환풍구가 있는 수동형 장치 내의 구성요소는 자연 대류, 전도 및 복사에 의해 냉각됩니다. 공기 중의 온도 변화로 인해 밀도 그라데이션이 발생하고, 그로 인해 공기가 이동합니다. 환풍구를 통해 공기가 장치로 들어오고 나갑니다. 공기 이동, 전도 및 복사는 가열된 구성요소에서 주변 환경으로 열을 전송합니다.
수동식으로 냉각되는 환기 장치의 흐름은 종종 층류이며, 탈열 시 복사가 중요한 역할을 합니다.
적용 분야
- 자동차:
- 언더 대시 전자장치
- 계기판 전자장치
- 언더 후드 구성요소
- 하이브리드 시스템 전자장치
- 군사 적용 분야
모델링 전략
- 형상을 단순화하여 관련이 없는 기능을 제거합니다. 판금 부품을 단순화하거나 재생성하여 시뮬레이션과 관련이 없는 상세 정보를 제거합니다.
- 모형에 장치 내에 있는 공기 볼륨이 있어야 합니다. 실제 모형에는 공기 볼륨이 없으므로 이 점을 고려합니다. Autodesk® CFD은(는) 기하학적 모형이 "방수"이면 내부 볼륨을 자동으로 작성합니다. 그렇지 않은 경우 모든 간격이 가까워 지도록 CAD 모형을 수정하거나, 보이드 채우기 도구를 사용하여 Autodesk® CFD 모형에 볼륨을 작성합니다.
- 경계 조건과 내부 흐름 사이에 충분한 공간이 있는지 확인하려면 CAD 모형에서 개구부를 확장해야 할 수 있습니다. (장치에 개구부가 있는 경우에만 관련이 있음).
- 장치 엔클로저는 온도 분포에 거의 영향을 주지 않습니다. CAD 모형 또는 메쉬에서 억제를 고려합니다.
재질
- 부력에 따라 흐름이 발생하므로 공기 재질 특성이 달라질 수 있어야 합니다.
- 공기를 지정하고 환경 설정을 가변으로 설정합니다.
- 매우 얇은 엔클로저의 경우, 열 전달은 대류 대신 주로 열 전도에 의해 발생합니다. 특정 응용 사례에서는 흐름을 해석하지 않고도 열 전달을 정확하게 시뮬레이션할 수 있습니다. 공기와 동일한 특성을 갖는 사용자 고체 재료를 작성합니다. "솔리드 공기" 재료 사용에 대한 자세한 정보...
- 복사가 포함된 경우 유체 및 고체 재질에 대해 방사율을 지정합니다. (유체 재질에 대해 지정된 방사율은 유체가 닿는 솔리드 및 벽 표면에만 적용됩니다.)
- 재료 장치를 사용하여 배플, 내부 팬, 인쇄 회로 기판, 압축 열 모형 및 열 전기 장치와 같은 객체를 시뮬레이션합니다. 재료 장치 사용에 대한 자세한 정보...
경계 조건
- 모든 개구부를 정의하려면 정적 게이지 압력 = 0을 지정합니다. 이렇게 하면 주변 조건에 노출된 개구부가 시뮬레이션됩니다.
- 입구 온도를 알고 있는 경우 온도 경계 조건을 지정합니다. 모르는 경우 장치 측면에서 온도 또는 필름 계수를 지정합니다.
- 열 손실 구성요소에 총 열 생성 경계 조건을 적용합니다.
- 주변으로 열 전송을 시뮬레이션하려면 필름 계수 경계 조건을 외부 표면에 적용합니다. 이 값은 다음과 같이 물리적 장치를 둘러싼 공기에 따라 다릅니다.
- 공기가 정지해 있는 경우 5W/m²K 값을 사용합니다.
- 공기가 이동하는 경우 20W/m²K 값을 사용합니다.
- 참조 온도 = 주변 온도를 사용합니다.
메쉬
고품질 해석 모형에 대한 기본 지침은 흐름 및 온도 그라데이션을 효율적으로 해석할 수 있도록 메쉬 분산을 충분히 커야 한다는 것입니다. 흐름이 순환하거나 큰 그라데이션(후류, 정점 및 분리 영역에서처럼)이 발생하는 영역에서는 정교한 메쉬가 필요합니다.
대부분의 모형에서는 자동 크기 조정을 사용하여 메쉬 분산을 정의합니다. 매우 상세한 형상 피쳐에서 메쉬를 로컬로 미세 조정해야 할 수 있습니다. 메쉬 자동 크기 조정 및 모형 준비에 대한 자세한 정보...
대부분의 경우 전체 메쉬 개수에 미치는 영향을 줄이기 위해 최소 미세 조정 길이를 조정해야 할 수 있습니다.
높은 그라데이션 흐름 영역의 메쉬를 로컬로 미세 조정하려면
- 형상 볼륨 및 표면의 메쉬 분산을 조정합니다.
- 특정 영역에 적절한 형상 피쳐가 없는 경우 다음과 같이 메쉬 미세 조정 영역을 작성합니다.
- CAD 모형에 볼륨을 하나 이상 추가합니다.
- 메쉬 작업에서 미세 조정 영역을 작성합니다.
실행 중
- 흐름 = 켜기
- 열 전달 = 켜기
- 구성요소 온도가 상대적으로 높은 경우 복사 = 켜기로 설정합니다. 복사에는 일반적으로 안정화 효과가 있습니다. 일부 모형에서 복사 효과를 무시하면 실제 값보다 온도가 대략 20% 정도 올라갑니다. 유용한 전략은 복사 없이 200회 반복 실행한 다음 복사를 사용으로 설정하고 계속하는 것입니다. 그러면 해석 시간이 줄어들고 복사 효과를 자세히 파악할 수 있습니다. 적절한 방사율 재료 특성 값을 지정해야 합니다. 복사 모델링에 대한 자세한 정보.
- 중력 벡터를 지정합니다.
- 난류: 이러한 적용 분야에서 흐름은 일반적으로 층류입니다. 설정 대화상자에서 난류 버튼을 클릭하고, 층류를 선택합니다. 솔루션이 처음 100회 반복 내에서 수렴되면 K-epsilon 모형을 선택하고 반복 0에서 해석을 다시 시작합니다.
결과 추출
유동 분포
구성요소 온도
- 결과 평면 및 등위면을 사용하여 설비 내부 및 주변의 흐름을 시각화합니다.
- 입자 추적을 사용하여 공기 이동을 시각화합니다.
- 온도를 부품에 직접 표시하고 결과 부품을 사용하여 정량적 온도 결과를 추출합니다.
- 결정 센터를 사용하여 여러 시나리오의 결과를 비교합니다. 요약 이미지를 저장하고 요약 항목을 작성한 후 임계 값 테이블에서 결과를 평가합니다.
일반 정보를 확인하려면 결과 시각화 도구의 광범위한 집합을 사용하여 흐름 및 열 결과를 추출합니다.
피해야 할 사항
- 특히 구성요소 온도가 높은 경우에는 복사 효과를 무시하지 마십시오. 복사는 이러한 적용 분야에 중요한 열 전달 매커니즘이며, 복사를 고려하지 않으면 구성요소 온도가 과도하게 예측될 수 있습니다. 그러나 복사에는 더 많은 계산 리소스가 필요하므로 모형에서 불필요한 형상 피쳐를 제거해야 합니다.
- 구성요소 전도 경로를 무시하지 마십시오. 열은 공간에 떠다니는 구성요소에서 전도될 수 없습니다. 구성요소와 다른 객체 간의 물리적 연결이 모형에 포함되어 있어야 합니다.