在SOLIDWORKS Flow Simulation中构建热电制冷器模型

珀尔帖效应是热电制冷器工作时的典型物理现象：当由两种不同导体构成的电路中通入持续电流时，会在一个结点产生制冷效果、另一个结点产生制热效果。SOLIDWORKS Flow Simulation 内置了专用功能，支持用户直接定义并构建热电制冷器模型，从而在流体仿真分析中获取精准的计算结果。

一、什么是热电制冷器？

热电制冷器依托珀尔帖效应，在两类不同材料的结点之间形成定向热流。由于设备内部无需流经液态制冷剂，仅通过固态金属实现热能传递，因此热电制冷也被称作固态制冷。

随着半导体材料技术的持续进步，热电制冷组件已广泛应用于电子设备、消费产品及军事装备领域。相较于传统蒸汽压缩制冷技术，热电制冷器具备结构紧凑、运行静音、无运动部件的核心优势。

二、在 SOLIDWORKS 中构建热电制冷器模型

针对搭载热电制冷器的产品开展热管理设计时，SOLIDWORKS Flow Simulation 提供了完善的虚拟建模工具。根据珀尔帖效应的工作原理，当直流电流（DC） 通入电路时，热量会从制冷端（冷端）定向泵送至散热端（热端）。

冷端与热端的区分由直流电流的方向决定。这种热泵运过程中，两个端面均会伴随焦耳（欧姆）热释放，同时存在热量从热端向冷端的逆向传递。若参数定义不当，热电制冷器不仅无法实现制冷效果，反而会在热源自身发热的基础上进一步增加产热量。

三、如何在 SOLIDWORKS Flow Simulation 中定义热电制冷器

在 SOLIDWORKS Flow Simulation 中定义热电制冷器的基础步骤如下：

1、在 SOLIDWORKS 模型中选中一个平板（长方体）特征；

2、为其指定热端面，制冷器的热端面必须与其他固体实体接触，不可与流体直接接触；

3、调用工程数据库中已预设的热电制冷器参数，或根据需求自定义制冷器参数。

完成上述操作后，制冷器参数将应用至当前计算流体动力学（CFD） 分析项目中，即可仿真热电制冷器的工作效果。注意：若冷、热端面选择颠倒，仿真结果将完全失真，需谨慎选择端面。

四、流体仿真分析的其他注意事项

热端面定义规则

热端面需与散热器等其他固体组件接触，冷端面则与待冷却的热源接触。SOLIDWORKS Flow Simulation 会为热电制冷器的冷、热端面自动分配专用的功能边界条件。

因此，严禁为这两个端面额外分配其他边界条件。例如，若需设置接触热阻，必须在非制冷器定义的实体上完成配置。

热电制冷器参数规格

在工程数据库中创建自定义热电制冷器时，需提供以下核心参数：

• 两组热端面温度（Th） 对应的最大直流电流 Imax（恒为正值）；

• 两组 Th 值下，温差 ΔT=0时对应 Imax 的最大制冷量 Qcmax；

• 两组 Th 值下，制冷量 Qc=0时所能达到的最大温差 ΔTmax；

• 两组 Th 值下，对应 Imax 的最大电压 Vmax（Th 为热端面温度）。

上述参数均可从热电制冷器供应商处获取，SOLIDWORKS Flow Simulation 会基于这些参数自动计算仿真所需的其余关联值。提升制冷器效率的方式有两种：提高热端面温度，或降低工作电流值。

五、SOLIDWORKS Flow Simulation 高级设置工具的应用

SOLIDWORKS Flow Simulation 的热电制冷器建模功能，可助力用户优化热管理产品设计，满足产品的制冷与制热需求。而这仅仅是 SOLIDWORKS Flow Simulation 强大热仿真能力的冰山一角。

想了解更多关于SOLIDWORKS Flow Simulation的可能性，欢迎今天就联系我们智诚科技ICT 电话：400-886-6353。