利用ANSYS有限元软件分析了横向磁场下不同坩埚转速对200 mm半导体级直拉单晶硅的流场及氧浓度的影响。研究结果表明: 在横向磁场下, 硅熔体的流场和氧浓度分布呈三维非对称性, 熔体对流形式主要包括泰勒-普劳德曼漩涡、浮力-热毛细漩涡及次漩涡, 其中前两者有助于氧挥发, 而次漩涡则起到抑制作用。当坩埚转速较低(0.5~1.0 r/min)时, 较弱的熔体对流强度导致坩埚壁与固液界面间的热传导效率低, 氧主要以扩散机制迁移至固液界面, 熔硅中氧浓度高; 当坩埚转速较高(2~2.5 r/min)时, 氧通过强对流形式迁移至固液界面。随着坩埚转速增加, 次漩涡和浮力-热毛细漩涡的作用强度提高, 浮力-热毛细漩涡影响区域远离自由表面, 使硅熔体中的氧浓度呈先下降后上升的趋势。数值模拟结果与实验结果均表明, 在横向磁场条件下优选1.5 r/min的坩埚转速可获得平均氧浓度较低的单晶硅。上述分析结果可以为横向磁场下半导体级单晶硅拉晶参数优化提供参考依据。

为研究选区激光熔化成形过程中热累积效应对0°和90°两种构建方向性能的影响，在ANSYS模拟熔池尺寸和热累积效应的基础上，通过试验分析0°和90°两种构建方向的熔池尺寸、致密度、XRD、微观组织和力学性能的差异。结果表明，在相同体能量密度条件下，垂直构建成形件的热累积效应要高于水平构建成形件，使其熔池尺寸和γ相含量高于水平构建成形，进而使两种构建方向成形件致密度和力学性能产生差异；同时，由于热累积效应的影响，垂直构建成形件的γ相含量随成形高度的变化而变化。

提出一种间接测量平面接触刚度的方法，准确量化粗糙表面的接触刚度，使得整个支架系统的固有频率模拟与测试结果得到良好的匹配。基于接触刚度模型、ANSYS有限元模拟方法以及模态测试方法，以地脚螺栓固定方式的测试件为例，验证了间接测量方法的准确性，使接触刚度得到准确量化。该方法可以为提高加速器磁铁支架系统的整体刚度提供依据。

针对传统超声波检测方法的不足, 本文提出红外热波无损检测技术检测钢轨轨脚两侧的裂纹, 在 ANSYS有限元分析软件中对钢轨轨脚裂纹红外热波无损检测实验进行了数值模拟分析, 并搭建了钢轨裂纹红外热波检测实验的实验平台, 对仿真结果进行了验证。钢轨轨底裂纹红外热波无损检测实验仿真主要包括 3部分: 建立钢轨实体模型并对其进行网格划分, 热流密度模拟热波载荷施加在钢轨轨脚表面进行求解分析, 对求解结果生成钢轨轨脚表面的温度分布云图和温度随时间变化曲线图。仿真与实验结果表明: 红外热波无损检测方法可以弥补传统超生波检测方法的不足, 可以检测得到钢轨轨底两侧的裂纹。

为了研究一体化Y型腔正交偏振氦氖激光器腔内温度场分布对其输出频差稳定性的影响, 利用ANSYS有限元软件建立了该激光器的热力学模型。详细介绍了材料热参数的处理、激光器增益区热载荷的施加和换热系数的计算方法, 通过仿真得到了该激光器腔体在稳态和瞬态情况下的温度场分布。采用红外热像仪设备拍摄得到腔体表面的实际温度值, 与仿真结果对比, 表明二者的温度值差异小于1%, 建立的仿真模型准确可靠。激光器启动后, 热量逐步从增益区向非增益区传导。当激光器温度分布稳定时, 腔体存在明显的温度梯度分布, 其中表面区域温度梯度最大;表面温度最高点位于阴极附近, 最低点位于远离增益区的子腔体下表面。两子腔表面温度差值为0.05 ℃, 引起的频差漂移为0.067 MHz。研究表明: 激光器两子腔随时间变化产生的温度差值仍是制约激光器输出频差稳定性的主要因素, 为下一步提高频差稳定性和优化激光器几何结构设计提供了指导。

为减小X波段星载脉冲行波管的热子功率, 对阴极热子组件结构进行了优化设计, 利用ANSYS有限元软件对该阴极热子组件结构进行了热分析, 得到结构的稳态温度场分布、阴极温度瞬态解以及加热功率与阴极温度的关系, 并与实测结果进行对比, 对比结果表明, 阴极温度模拟与实验结果误差在1.3%以内, 说明了所用模型和方法的可行性。在此基础上通过研究阴极支持筒不同开槽宽度、壁厚及材料下热子加热功率-阴极温度关系, 对阴极支持筒进行了优化。模拟结果显示, 优化后的阴极热子组件结构加热功率由8.2 W降到6.7 W。

提出了一种利用光纤布拉格光栅(FBG)传感器测量复杂结构固有频率的新方法。将FBG粘贴在钻台上，通过检测钻台表面的应变变化并进行数据处理进而实现对台钻的固有频率的测量，测得台钻的一阶固有频率为23.9 Hz。将测量结果与ANSYS有限元仿真分析结果相比较，验证了此测量方法的可靠性。

提出一种大功率LED免铝基板封装方式，采用ANSYS有限元热分析软件对传统的铝基板封装和免铝基板封装的LED进行模拟对比分析。模拟结果表明: 两种封装结构的LED，其最高温度均出现在LED芯片处; 对于单颗功率1 W、3颗功率1 W和单颗功率3 W的器件，由于有效地简化了散热通道、大幅度降低了总热阻，采用免铝基板结构的最高温度分别降低了6.436，9.468，19.309 ℃。传统的铝基板封装即使选用热导率高达200 W/(m·K)的基板，其散热效果依旧略逊于免铝基板封装结构，且随着LED功率的增大，免铝基板的新型封装结构散热优势更加明显。本文的研究为解决大功率LED的散热问题和光色稳定性问题提供了一种新途径。

建立了功率型LED结构, 分析了其热阻模型, 对采用高导热导电银胶、纳米银焊膏、大功率芯片键合胶、Sn70Pb30四种键合材料的LED进行了ANSYS有限元软件仿真对比研究。结果表明, 纳米银焊膏具有最优的传热特性。采用了正向电压法对3W蓝光LED进行了热阻测量, 其数值与仿真结果基本相符, 验证了模拟仿真结果的真实性。