作者 | wang yuanteng
上期我们介绍了雷击直接效应仿真电磁部分，设置了磁场、电流及欧姆损耗监视器并拿到了相应的结果。为了计算雷击所产生的热效应，我们将使用瞬态热求解器transient thermal solver进行计算。另外，还需考虑到热源，下面我们具体来看是如何进行仿真的。
1. 在电磁仿真工程上设置avg_ohmic_loss监视器。这里我们设定计算0-1µs的热效应，因此设置10个起始点不同，时间长度0.1µs的监视器。
在后处理设置thermal>thermal loss calculation
点击开始仿真。
拿到avg_ohmic_loss仿真结果之一如下：
2.创建热仿真，单击simulation project>all block as 3d model，在弹出对话框输入名称及选择工程和求解器类型。
3.在新工程中设置sources and loads>thermal losses，只需在project中选中原电磁仿真工程，source field和loss等信息自动被填写，选择value将我们设置的10个avg_ohmic_loss一一导入。
4.求解器设置。将simulation duration设为1µs，假设环境温度为-50℃（1万米高空）。
设置激励，勾选所有热源，依次设置time shift（如下），点击signal>new signal建立hold信号，保持时间0.1µs。
选择通过preview可以看到不同时间在激励不同热源。
5.材料设置
需要对复合材料定义温度属性，由于材料导热系数沿xyz轴定义，故新建多个材料cfc ply0，cfc ply90，cfc ply45和-45，材料属性如下
6.边界条件设置。
对复材内外表面设置热表面属性：假设外表面在巡航速度下，设对流热交换系数为90w/m²/k；内表面为静止空气，设对流热交换系数为4w/m²/k。
边界条件设为绝热
7.开始仿真，获得温度分布结果。
0-1µs温度变化过程
在1µs时不同层的温度结果：
第一层0°
cst软件
第二层45°
第三层-45°
第四层90°
从结果可知雷击附着点周边温度急剧上升，在1µs已超过1000℃，最高达2850℃，这将超材料的燃点，因此雷击位置处的部分区域将被“烧穿”。
小结：
1. 雷击的直接效应仿真可使用lf time domain solver和 transient thermal solver分别进行电磁和热的仿真。
2. 复合材料的建模选择各向异性材料，根据坐标系类型可使用local solid coordinate system。
3. 为了获得更好的仿真结果，应当在雷击附着点适当加密网格。
4. 使用sam工具支持将avg_ohmic_loss结果直接导入热仿真作为激励源。
5. 热仿真需要设置相应的热表面属性和边界条件。
（内容、图片来源：cst仿真专家之路公众号，侵删）
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