前言

本文將通過一個案例繼續對Thermal庫的元件進一步講解。
案例1：一個300mm*300mm*1000mm（長*寬*高）的鋁板初始溫度為45℃，豎直在環境為25℃的空間內靜置60min。對流換熱系數設置為5W/m2·K。本文將通過兩種建模方法對鋁塊的溫度變化進行對比。假設，鋁塊底部與地面接觸為絕熱，通過側面與頂面與空氣進行換熱。

方案一：單一鋁塊散熱模型

如圖1所示，在草圖中建立模型如下。

模型搭建結束后進入子模型選擇界面。如圖2所示，進入子模型界面后，高亮的元件均需要進行子模型選擇。也可以通過左上角的“Premier submodle”命令自動選擇后，手動進行調整。

如圖3所示，點擊“Premier submodle”命令自動選擇模型后，材料默認的為Al，若需要更改材料也可通過右下角的參數模塊進行更換材料，或自定義材料。若想更改材料的屬性則需要自定義材料，如圖4所示。

同理選中質量塊元件右鍵，通過“Set Submodle”對部件的子模型進行修改。

子模型設置結束后，進入參數界面。首先對質量塊的參數進行設置。已知鋁塊的體積，因此本文中質量塊的選擇體積輸入參數。

（注意：在Amesim中，輸入發熱數值可以用計算式代替，軟件會自動計算。如示例鋁塊的體積是0.09m3，也可以輸入0.3*0.3*1。）

如下圖7所示。由于本文中只涉及到了一種材料，材料的編號也是1.所以質量塊對應的材料編號未做更改。若存在多種材料需要注意材料編號與質量塊對應的材料編號需要一一對應。同時輸入初始溫度45℃。在Amesim中一個圈里面一個#表示為初始條件。

頂面對流換熱類型選擇“generic geometry with imposed heat exchange coefficient”。輸入頂面的換熱面積、流體溫度與對流換熱。同理側面的兩個對流換熱類型與頂面保持一致，同樣輸入該3項參數。需要注意的是此處的對流換熱面積分配問題，由于本示例的鋁條四個側面是面積相等的，本文按照平分處理（如圖9所示）。

在Amesim中若兩個元件的參數相同可以通過復制粘貼的方式，使兩個元件的參數一致。如下圖10、圖11所示。

如下圖12所示，需要注意的是，完成對流換熱類型的設置后，元件的圖標是發生變化的。不同的類型對應的圖標也會有些許的差異。

至此，基本的元件參數設置已經完成。接下來進入計算界面。如下圖13所示，進入計算界面前會對創建的模型進行編譯，若模型存在代數環等問題也會提示。當左上角出現綠色的對號，則表示編譯完成。直接點擊“close”關閉該界面即可。

進入計算界面后，首先對計算參數（Run Parameter）進行設置。Start time為計算開始時間，一般默認為0s；Final time為計算的總時間，本文是鋁塊靜置60min，因此設置為3600s；Print interval是數據打印頻率，本文是設置為1s。其他保持默認，單擊“OK”完成設置。如下圖14所示。

完成計算參數設置后，開始計算。計算進度條顯示100%則完成計算。

通過計算可知，單一質量塊建模的方式下，一個300mm*300mm*1000mm（長*寬*高）的鋁板初始溫度為45℃，豎直在環境為25℃的空間內靜置60min。對流換熱系數設置為5W/m2·K。溫度從45℃降至43.0151℃。

此處需要注意的是，質量塊的溫度計算均為平均溫度。

方案二 將鋁塊離散成兩個質量塊

具體的建模方法與方案一一致。只是鋁塊的體積平均分成2塊，兩個質量塊之間通過熱傳導元件連接，如下圖17所示。同理側邊的對流換熱元件中的換熱面積平均分配置四個對流換熱元件中。其余保持一致，繼續計算。

計算結果如下，質量塊1溫度42.9709℃，質量塊2溫度43.0597℃。由于質量塊1的上表面換熱，所以溫度會低于質量塊2。
兩個質量塊的平均溫度為（42.9709+43.0597）/2=43.0153。該溫度與方案1的計算結果43.0151℃基本一致。

同理可以離散成3個質量塊，計算結果為43.0154℃。

小結

Amesim1D仿真，對于溫度只能計算體平均溫度，無法得到體的溫度差異。若想計算物體的溫差，需要將物體進行離散，自然離散的越細，得到的結果越真實。同時，這樣也會帶來計算困難的或無法計算的問題。例如動力電池的溫度場仿真，此時需要通過系統的溫差來指導設計，那么此時選擇1D計算明顯不合適。對于1D溫度場的仿真可根據實際的工程應用進行選擇使用。