ANSYS电热耦合分析

1、Joule heating )、塞贝克效应Electric-Thermal AnalysisANSYS中电热耦合分析主要焦耳热效应(Seebeck effect )、珀尔帖效应(Peltier effect )、珀尔帖效应(Thomson effect)。我们这里的分析主要是 Joule heating分析，即通电产生热量，用于加热双层薄片。1. ANSYS电-热耦合知识点Trtiile廿争浏 in TIh*i rivilkBecvic All通BeiiieiilsTheiHiKielecEitc kdft9Ct&ntotEiid)Pro|«r1i9£Aiidlyi

2、s TviesUNK5E Thcmai ELineGusdribtefalIT 利ir ”曰口廿匚 t祕org dF3"QI I7i5-Counli-"-:=ilr1HOLID55- ojjplzd-FieUTzirahedraSHELLIT- TTi&imal-GlecBrlc ShellJculaK« KW KZZRSVX RSVY HSVZDENa,aEhTTHSialcTansigrt .rarniintTsTris5财- Cou：'l«d-Fi«ldQuddtoteiflli8口 Csupla(LFi4ld Hmcai

3、itdral sou""- coup ltd-Fi« idJouls HtAirtgPalter niuinvjh Fir>ct« g ¥22RSVX R3VY R3VZDENS.C.EhTTHS 日取 SBKY)SBKZPERX PERKPERZS:alicTijnsirl ItartsiefitWierirai ar d lectril eifects)1.1、Element DOFs 选项：UX, UY, UZ, and TEMP :可用于Thermal-Electric Analysis的单元类型如上表所示，其中 LINK68,

4、PLANE67,SOLID69, and SHELL157是专用的 thermal-electric elements ，专用于 Joule heatingeffects , SOLID5, SOLID98, PLANE223, SOLID226, and SOLID227则需要选择 DOFs 选项为 TEMP and VOLT 。For SOLID5 or SOLID98, set KEYOPT(1) to 1;For PLANE223, SOLID226, or SOLID227, set KEYOPT(1) to 110。1.2、Material Properties 设置：对于Joul

5、e heating effects ,需要设置材料参数:电学参数：electric permittivity电阻率 RSVX、RSVY、RSVZ热学参数:thermal conductivity导热系数 KXX, KYY, KZZ若考虑瞬态热效应，需设置密度DENS、比热 C或粉ENTH1.3、Load载荷设置:设置 Applied Voltage or Current设置对流、辐射、传热等边界条件1.4、Solve 求解进行ANSYS三维电热分析，选择 SOLID69单元，为专用于焦耳热分析的单元， 只需设置电阻率 RSVX、导热系数KXX,加载电压VOLT、对流系数CONV即可进行 求解，

6、不考虑加热元件本身的热变形；选择SOLID98 ,除以上参数外，还可以设置弹性模量EX、泊松比PRXY、热膨胀系数 ALPX,即可分析加热元件本身的变形。2. 实践操作：以多晶硅polysilicon作为加热元件材料，选择 SOLID69单元，设计简单的元件结 构，设置材料参数 RSVX、KXX,加载5V电压，空气对流系数为12.5W/(m 2 C), 外界温度为20 Co2.1、ANSYS命令流/FILNAME,Ex Eletric Thermal PolySiMAT,1/PREP7VMESH,P! Define problem parametersEPLOT!SAVEE3=155e9! D

7、efine Load and boundary conditionsP3=0.22!K3=150/PNUM,AREA,1A3=2.9e-6APLOTR3=2.3e-3ASEL,S,13C3=700DA,ALL,VOLT,0D3=2330ASEL,S,14U=5DA,ALL,VOLT,U! Choose Element and define MPALLSEL!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! Finite element modelSFA,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/POST1PRNSOL,TEMP3D-Nodal Temperature3D-Potenti