[发明专利]一种车载空调钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模拟方法

说明书

本发明是一种车载空调钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模拟方法。本发明属于钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模拟技术领域，本发明建立钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模型；对钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模型添加物理场，将电流场、固体传热场和电磁热场联合起来；基于钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模型，根据电流场建立温度插值函数，设置PTC陶瓷电导率参数；采用网格剖分法对PTC热管理结构模型进行剖分，得到网格分布和网格质量报告；对PTC热管理结构模型进行求解，完成车载空调钛酸钡陶瓷PTC热管理结构的模拟。本发明研究影响PTC封装结构散热能力的因素和参数，分析各种因素影响结构散热的机理，提出了提高PTC封装结构散热能力的措施。

技术领域

本发明涉及钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模拟技术领域，是一种车载空调钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模拟方法。

背景技术

PTC加热元件因其恒温发热能力和安全性逐渐取代传统金属发热元件，在汽车空调领域拥有广阔的应用前景。但目前PTC加热元件大多使用有机硅胶粘剂进行粘接，而有机硅胶粘剂极低的热导率降低了PTC封装结构散热能力，降低了元件发热功率，因而对寿命产生不利影响，所以对PTC发热元件封装结构进行热管理研究有着很强的必要性。

发明内容

本发明为研究影响PTC封装结构散热能力的因素和参数，分析各种因素影响结构散热的机理，提出了提高PTC封装结构散热能力的措施，本发明提供了一种车载空调钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模拟方法，本发明提供了以下技术方案：

一种车载空调钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模拟方法，包括以下步骤：

步骤1：根据钛酸钡PTC、铝电极片、氧化铝陶瓷基板的尺寸，建立钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模型；

步骤2：对钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模型添加物理场，将电流场、固体传热场和电磁热场联合起来；

步骤3：基于钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模型，根据电流场建立温度插值函数，设置PTC陶瓷电导率参数；

步骤4：采用网格剖分法对钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模型进行剖分，得到网格分布和网格质量报告；

步骤5：对钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模型进行求解，完成车载空调钛酸钡陶瓷PTC热管理结构的模拟。

优选地，所述步骤1具体为：确定钛酸钡陶瓷PTC、铝电极片和氧化铝陶瓷基板的尺寸，根据钛酸钡陶瓷PTC、铝电极片和氧化铝陶瓷基板的尺寸设置为全局定义参数，基于COMSOL Multiphysics创建三维组件建立钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模型，所述模型采用9×1的BaTiO₃陶瓷分布阵列。

优选地，基于COMSOLMultiphysics创建三维组件建立钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模型具体为：

创建长方体作为氧化铝陶瓷基板，以一侧表面为工作面绘制铝电极片草图并拉伸创建铝电极片；在铝电极上创建9个并排的小长方体作为BaTiO₃陶瓷；在BaTiO₃陶瓷外表面绘制草图并拉伸创建另一片铝电极片；

采用布尔运算求2片铝电极片和9片BaTiO₃陶瓷并集，以长方体和并集的差集作为外圈密封橡胶；

创建一个扁平长方体代表另一片氧化铝陶瓷基板，位置参数根据各组件在元件中实际位置进行输入，完成创建钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模型。

优选地，将钛酸钡陶瓷PTC热管理结构模型作为薄层结构处理，将各层材料界面定义为胶粘剂层，在固体传热物理场中将显式设置为热厚性薄层，薄层厚度设置为全局定义参数d_adhesive，在封装阵列形式和胶体热导率时取定值100mm，在胶层厚度时在全局定义改变参数d_adhesive；