ANSYS電熱耦合分析

1、一、Electric-ThermalAnalysisANSYS中電熱耦合分析主要焦耳熱效應(yīng)(Jouleheating)、塞貝克效應(yīng)(Seebeckeffect)、珀爾帖效應(yīng)(Peltiereffect)、珀爾帖效應(yīng)(Thomsoneffect)。我們這里的分析主要是Jouleheating分析，即通電產(chǎn)生熱量，用于加熱雙層薄片。1.ANSYS電-熱耦合知識點Eleiii!iil5ThefiiiiDefectiicEffectsMaterialPro|MirtiEAiidlvsifiTwesUNK68-Thermal-EledricLineplanest-Thsmnal-ElectricQuad

2、rilateralSOLID69-Thsrmal-ElGctricHeKahedralSOLIDS-CouDled-FieldHesahedralSOLID9D-Couded-FieldTetrahedra1SHELL157-TTiermakElctrlcBhllJouleHeating剛KYY,KZZRSV；RSVY.RSVZDENS.GENTHStalicTransient(translentmermalsTTedsonly)PDJME223-CoudIbc-FimldQuadrilateralSOLID226-CouoledFieldHsKahedralSOLID227-Couuled-

3、FieldTelrahedralJouleHeatingSeebeckEffectPeltiarEffedThomsonElTectg,K/V,KZZRSVXRSVY,RSVZDENSsCsENTHSBkXSBk,SBKZPERKPERY,PERZStaticransienl也陽肛11訕耐1曰elerlricaleffects)1.1、ElementDOFs選項：UX,UY,UZ,andTEMP：可用于Thermal-ElectricAnalysis的單元類型如上表所示，其中LINK68,PLANE67,SOLID69,andSHELL157是專用的thermal-electricelemen

4、ts,專用于Jouleheatingeffects，SOLID5,SOLID98,PLANE223,SOLID226,andSOLID227則需要選擇DOFs選項為TEMPandVOLT。ForSOLID5orSOLID98,setKEYOPT(1)to1；ForPLANE223,SOLID226,orSOLID227,setKEYOPT(1)to110。1.2、MaterialProperties設(shè)置：對于Jouleheatingeffects，需要設(shè)置材料參數(shù)：電學(xué)參數(shù)：electricpermittivity電阻率RSVX、RSVY、RSVZ熱學(xué)參數(shù)：thermalconductivit

5、y導(dǎo)熱系數(shù)KXX,KYY,KZZ若考慮瞬態(tài)熱效應(yīng)，需設(shè)置密度DENS、比熱C或焓ENTH1.3、Load載荷設(shè)置：設(shè)置AppliedVoltageorCurrent設(shè)置對流、輻射、傳熱等邊界條件1.4、Solve求解進(jìn)行ANSYS三維電熱分析，選擇SOLID69單元，為專用于焦耳熱分析的單元，只需設(shè)置電阻率RSVX、導(dǎo)熱系數(shù)KXX，加載電壓VOLT、對流系數(shù)CONV即可進(jìn)行求解，不考慮加熱元件本身的熱變形；選擇SOLID98，除以上參數(shù)外，還可以設(shè)置彈性模量EX、泊松比PRXY、熱膨脹系數(shù)ALPX，即可分析加熱元件本身的變形。2.實踐操作：以多晶硅polysilicon作為加熱元件材料，選擇S

6、OLID69單元，設(shè)計簡單的元件結(jié)構(gòu)，設(shè)置材料參數(shù)RSVX、KXX，加載5V電壓，空氣對流系數(shù)為12.5W/（m2.弋），外界溫度為20TO2.1、ANSYS命令流/FILNAME,ExEletricThermalPolySiMAT,1/PREP7VMESH,P!DefineproblemparametersEPLOT!SAVEE3=155e9!DefineLoadandboundaryconditionsP3=0.22!K3=150/PNUM,AREA,1A3=2.9e-6APLOTR3=2.3e-3ASEL,S,13C3=700DA,ALL,VOLT,0D3=2330ASEL,S,14U=

7、5DA,ALL,VOLT,U!ChooseElementanddefineMPALLSEL!ASEL,S,3,4ET,1,SOLID69SFA,ALL,1,CONV,12.5,20KEYOPT,1,1,0ASEL,S,6MP,RSVX,1,R3SFA,ALL,1,CONV,12.5,20MP,KXX,1,K3ASEL,S,15,16!FiniteelementmodelSFA,ALL,1,CONV,12.5,20!ALLSELBLOCK,0,5E-6,0,5E-6,0,0.5E-6SAVEBLOCK,0,4.5E-6,0.5E-6,4.5E-6,0,0.5E-6FINISH/PNUM,VOLU,1VPLOT/SOLVSBV,1,2/STATUS,SOLUSAVESOLVELESIZE,ALL,0.5e-6TYPE,1/POST1PRNSOLJEMP3DN0da-