ansys_熱分析_瞬態(tài)_穩(wěn)態(tài)ppt課件

2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-1,ANSYS熱分析,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-2,目錄,第一章簡介一、熱分析的目的二、ANSYS的熱分析三、ANSYS熱分析分類四、耦合分析第二章基礎知識一、符號與單位二、傳熱學經典理論回顧三、熱傳遞的方式四、穩(wěn)態(tài)傳熱五、瞬態(tài)傳熱六、線性與非線性七、邊界條件、初始條件八、熱分析誤差估計,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-3,目錄（續(xù)）,第三章穩(wěn)態(tài)傳熱分析一、穩(wěn)態(tài)傳熱的定義二、熱分析的單元三、ANSYS穩(wěn)態(tài)熱分析的基本過程練習第四章瞬態(tài)傳熱分析一、瞬態(tài)傳熱分析的定義二、瞬態(tài)熱分析的單元及命令三、ANSYS瞬態(tài)熱分析的主要步驟1、建模2、加載求解3、后處理四、相變問題練習,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-4,第一章熱分析簡介,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-5,在完成本章學習后，我們應該對熱分析的基本概念有所了解，并了解它的基本分類。,ModuleObjective,第一講熱分析的目的第二講ANSYS的熱分析第三講ANSYS熱分析分類第四講耦合分析,LessonObjectives,目標,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-6,熱分析的目的,P-1.熱分析的目的熱分析用于計算一個系統(tǒng)或部件的溫度分布及其它熱物理參數，如熱量的獲取或損失、熱梯度、熱流密度（熱通量等。熱分析在許多工程應用中扮演重要角色，如內燃機、渦輪機、換熱器、管路系統(tǒng)、電子元件等。,Objective,Definition,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-7,ANSYS的熱分析,P-2.ANSYS的熱分析在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五種產品中包含熱分析功能。ANSYS熱分析基于能量守恒原理的熱平衡方程，用有限元法計算各節(jié)點的溫度，并導出其它熱物理參數。ANSYS熱分析包括熱傳導、熱對流及熱輻射三種熱傳遞方式。此外，還可以分析相變、有內熱源、接觸熱阻等問題。,Objective,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-8,ANSYS的熱分析分類,P-3.ANSYS的熱分析分類穩(wěn)態(tài)傳熱：系統(tǒng)的溫度場不隨時間變化瞬態(tài)傳熱：系統(tǒng)的溫度場隨時間明顯變化,Objective,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-9,耦合分析,P-4.與熱有關的耦合分析熱結構耦合熱流體耦合熱電耦合熱磁耦合熱電磁結構耦合等,Objective,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-10,第二章基礎知識,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-11,本章學習，我們簡單介紹熱分析的基礎知識，以助于大家對以后的熱分析有個大體概念。,ModuleObjective,第一講、符號與單位第二講、傳熱學經典理論回顧第三講、熱傳遞的方式第四講、穩(wěn)態(tài)傳熱第五講、瞬態(tài)傳熱第六講、線性與非線性第七講、邊界條件、初始條件第八講、熱分析誤差估計,LessonObjectives,目標,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-12,第一講、符號與單位,表征物體吸收的熱量，為一個體系的內能與體系的體積和外界施加于體系的壓強的乘積之和,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-13,第二講、傳熱學經典理論回顧,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-14,第三講、熱傳遞的方式,1、熱傳導熱傳導可以定義為完全接觸的兩個物體之間或一個物體的不同部分之間由于溫度梯度而引起的內能的交換。熱傳導遵循付里葉定律：qn=-k*(dT/dx)，式中qn為熱流密度（W/m2），k為導熱系數（W/m-），“-”表示熱量流向溫度降低的方向。2、熱對流熱對流是指固體的表面與它周圍接觸的流體之間，由于溫差的存在引起的熱量的交換。熱對流可以分為兩類：自然對流和強制對流。熱對流用牛頓冷卻方程來描述：qn=h*(TS-TB)，式中h為對流換熱系數（或稱膜傳熱系數、給熱系數、膜系數等），TS為固體表面的溫度，TB為周圍流體的溫度。,Definition,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-15,第三講、熱傳遞的方式,3、熱輻射熱輻射指物體發(fā)射電磁能，并被其它物體吸收轉變?yōu)闊岬臒崃拷粨Q過程。物體溫度越高，單位時間輻射的熱量越多。熱傳導和熱對流都需要有傳熱介質，而熱輻射無須任何介質。實質上，在真空中的熱輻射效率最高。在工程中通?？紤]兩個或兩個以上物體之間的輻射，系統(tǒng)中每個物體同時輻射并吸收熱量。它們之間的凈熱量傳遞可以用斯蒂芬波爾茲曼方程來計算：q=A1F12(T14-T24)，式中q為熱流率，為輻射率（黑度），為斯蒂芬波爾茲曼常數，約為5.6710-8W/m2.K4，A1為輻射面1的面積，F(xiàn)12為由輻射面1到輻射面2的形狀系數，T1為輻射面1的絕對溫度，T2為輻射面2的絕對溫度。由上式可以看出，包含熱輻射的熱分析是高度非線性的。,Definition,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-16,第四講、穩(wěn)態(tài)傳熱,如果系統(tǒng)的凈熱流率為，即流入系統(tǒng)的熱量加上系統(tǒng)自身產生的熱量等于流出系統(tǒng)的熱量：q流入+q生成-q流出=0，則系統(tǒng)處于熱穩(wěn)態(tài)。在穩(wěn)態(tài)熱分析中任一節(jié)點的溫度不隨時間變化。穩(wěn)態(tài)熱分析的能量平衡方程為（以矩陣形式表示）KT=Q式中：K為傳導矩陣，包含導熱系數、對流系數及輻射率和形狀系數；T為節(jié)點溫度向量；Q為節(jié)點熱流率向量，包含熱生成；ANSYS利用模型幾何參數、材料熱性能參數以及所施加的邊界條件，生成K、T以及Q。,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-17,第五講、瞬態(tài)傳熱,瞬態(tài)傳熱過程是指一個系統(tǒng)的加熱或冷卻過程。在這個過程中系統(tǒng)的溫度、熱流率、熱邊界條件以及系統(tǒng)內能隨時間都有明顯變化。根據能量守恒原理，瞬態(tài)熱平衡可以表達為（以矩陣形式表示）：C+KT=Q式中:K為傳導矩陣，包含導熱系數、對流系數及輻射率和形狀系數；C為比熱矩陣,考慮系統(tǒng)內能的增加;T為節(jié)點溫度向量；為溫度對時間的導數;Q為節(jié)點熱流率向量，包含熱生成。,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-18,第六講、線性與非線性,如果有下列情況產生，則為非線性熱分析：、材料熱性能隨溫度變化，如K(T),C(T)等；、邊界條件隨溫度變化，如h(T)等；、含有非線性單元；、考慮輻射傳熱非線性熱分析的熱平衡矩陣方程為：C(T)+K(T)T=Q(T),Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-19,第七講、邊界條件、初始條件,ANSYS熱分析的邊界條件或初始條件可分為七種：溫度;熱流率;熱流密度;對流;輻射;絕熱;生熱。,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-20,第八講、熱分析誤差估計,僅用于評估由于網格密度不夠帶來的誤差；僅適用于SOLID或SHELL的熱單元（只有溫度一個自由度）；基于單元邊界的熱流密度的不連續(xù)；僅對一種材料、線性、穩(wěn)態(tài)熱分析有效；使用自適應網格劃分可以對誤差進行控制。,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-21,第三章穩(wěn)態(tài)傳熱分析,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-22,本章學習，我們將介紹穩(wěn)態(tài)傳熱分析的知識，以助于大家了解以后的穩(wěn)態(tài)傳熱分析，并能對簡單的問題進行求解。,ModuleObjective,第一講、穩(wěn)態(tài)傳熱的定義第二講、熱分析的單元第三講、ANSYS穩(wěn)態(tài)熱分析的基本過程練習,LessonObjectives,目標,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-23,第一講、穩(wěn)態(tài)傳熱的定義,穩(wěn)態(tài)傳熱用于分析穩(wěn)定的熱載荷對系統(tǒng)或部件的影響。通常在進行瞬態(tài)熱分析以前，進行穩(wěn)態(tài)熱分析用于確定初始溫度分布。穩(wěn)態(tài)熱分析可以通過有限元計算確定由于穩(wěn)定的熱載荷引起的溫度、熱梯度、熱流率、熱流密度等參數,Definition,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-24,第二講、熱分析的單元,熱分析涉及到的單元有大約40種，其中純粹用于熱分析的有14種：線性：LINK32兩維二節(jié)點熱傳導單元LINK33三維二節(jié)點熱傳導單元LINK34二節(jié)點熱對流單元LINK31二節(jié)點熱輻射單元二維實體：PLANE55四節(jié)點四邊形單元PLANE77八節(jié)點四邊形單元PLANE35三節(jié)點三角形單元PLANE75四節(jié)點軸對稱單元PLANE78八節(jié)點軸對稱單元三維實體SOLID87六節(jié)點四面體單元SOLID70八節(jié)點六面體單元SOLID90二十節(jié)點六面體單元殼SHELL57四節(jié)點點MASS71有關單元的詳細解釋，請參閱ANSYSElementReferenceGuide,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-25,第三講、ANSYS穩(wěn)態(tài)熱分析的基本過程,ANSYS熱分析可分為三個步驟：前處理：建模求解：施加載荷計算后處理：查看結果,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-26,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟一：建模,、確定jobname、title、unit；、進入PREP7前處理，定義單元類型，設定單元選項；、定義單元實常數；、定義材料熱性能參數，對于穩(wěn)態(tài)傳熱，一般只需定義導熱系數，它可以是恒定的，也可以隨溫度變化；、創(chuàng)建幾何模型并劃分網格，請參閱ANSYSModelingandMeshingGuide。,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-27,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,、定義分析類型如果進行新的熱分析：Command:ANTYPE,STATIC,NEWGUI:MainmenuSolution-AnalysisType-NewAnalysisSteady-state如果繼續(xù)上一次分析，比如增加邊界條件等：Command:ANTYPE,STATIC,RESTGUI:MainmenuSolutionAnalysisType-Restart,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-28,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,、施加載荷可以直接在實體模型或單元模型上施加五種載荷(邊界條件)：a、恒定的溫度通常作為自由度約束施加于溫度已知的邊界上。CommandFamily:DGUI：MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Temperature,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-29,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,b、熱流率熱流率作為節(jié)點集中載荷，主要用于線單元模型中(通常線單元模型不能施加對流或熱流密度載荷)，如果輸入的值為正，代表熱流流入節(jié)點，即單元獲取熱量。如果溫度與熱流率同時施加在一節(jié)點上則ANSYS讀取溫度值進行計算。注意：如果在實體單元的某一節(jié)點上施加熱流率，則此節(jié)點周圍的單元要密一些，在兩種導熱系數差別很大的兩個單元的公共節(jié)點上施加熱流率時，尤其要注意。此外，盡可能使用熱生成或熱流密度邊界條件，這樣結果會更精確些。CommandFamily:FGUI：MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-HeatFlow,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-30,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,c、對流對流邊界條件作為面載施加于實體的外表面，計算與流體的熱交換，它僅可施加于實體和殼模型上，對于線模型，可以通過對流線單元LINK34考慮對流。CommandFamily:SFGUI：MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Convection,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-31,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,d、熱流密度熱流密度也是一種面載。當通過單位面積的熱流率已知或通過FLOTRANCFD計算得到時，可以在模型相應的外表面施加熱流密度。如果輸入的值為正，代表熱流流入單元。熱流密度也僅適用于實體和殼單元。熱流密度與對流可以施加在同一外表面，但ANSYS僅讀取最后施加的面載進行計算。CommandFamily:FGUI：MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-HeatFlux,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-32,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,e、生熱率生熱率作為體載施加于單元上，可以模擬化學反應生熱或電流生熱。它的單位是單位體積的熱流率。CommandFamily:BFGUI：MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-HeatGenerat,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-33,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,定載荷步選項對于一個熱分析，可以確定普通選項、非線性選項以及輸出控制。a.普通選項時間選項：雖然對于穩(wěn)態(tài)熱分析，時間選項并沒有實際的物理意義，但它提供了一個方便的設置載荷步和載荷子步的方法。Command:TIMEGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTime-TimeStep/TimeandSubstps,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-34,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,每載荷步中子步的數量或時間步大?。簩τ诜蔷€性分析，每一載荷步需要多個子步。Command:NSUBSTGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTimeandSubstpsCommand:DELTIMGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTime-TimeStep,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-35,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,遞進或階越選項：如果定義階越(stepped)選項，載荷值在這個載荷步內保持不變；如果為遞進(ramped)選項，則載荷值由上一載荷步值到本載荷步值隨每一子步線性變化。Command:KBCGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTime-TimeStep/TimeandSubstps,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-36,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,定載荷步選項b.非線性選項迭代次數：本選項設置每一子步允許的最多的迭代次數。默認值為25，對大數熱分析問題足夠。Command:NEQITGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-NolinearEquilibriumIter,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-37,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,自動時間步長:對于非線性問題，可以自動設定子步間載荷的增長，保證求解的穩(wěn)定性和準確性。Command:AUTOTSGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTime-TimeStep/TimeandSubstps,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-38,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,收斂誤差：可根據溫度、熱流率等檢驗熱分析的收斂性。Command:CNVTOLGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-NolinearConvergenceCrit,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-39,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,求解結束選項：如果在規(guī)定的迭代次數內，達不到收斂，ANSYS可以停止求解或到下一載荷步繼續(xù)求解。Command:NCNVGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-NolinearCriteriatoStop,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-40,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,線性搜索：設置本選項可使ANSYS用Newton-Raphson方法進行線性搜索。Command:LNSRCHGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-NolinearLineSearch,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-41,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,預測矯正：本選項可激活每一子步第一次迭代對自由度求解的預測矯正。Command:PREDGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-NolinearPredictor,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-42,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,定載荷步選項c.輸出控制控制打印輸出：本選項可將任何結果數據輸出到*.out文件中。Command:OUTPRGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-OutputCtrlsSoluPrintout,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-43,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,c.輸出控制控制結果文件：控制*.rth的內容。Command:OUTRESGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-OutputCtrlsDB/ResultsFile,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-44,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,確定分析選項a.Newton-Raphson選項（僅對非線性分析有用）Command:NROPTGUI:MainMenuSolutionAnalysisOptions,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-45,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,b.選擇求解器：可選擇如下求解器中一個進行求解：Frontalsolver(默認）JacobiConjugateGradient(JCG)solverJCGout-of-memorysolverIncompleteCholeskyConjugateGradient(ICCG)solverPre-ConditionedConjugateGradientSolver(PCG)Iterative(automaticsolverselectionoption)Command:EQSLVGUI:MainMenuSolutionAnalysisOptions注意：熱分析可選用Iterative選項進行快速求解，但如下情況除外：熱分析包含SURF19或SURF22或超單元；熱輻射分析；相變分析需要restartananalysis,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-46,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,c.確定絕對零度：在進行熱輻射分析時，要將目前的溫度值換算為絕對溫度。如果使用的溫度單位是攝氏度，此值應設定為273；如果使用的是華氏度，則為460。Command:TOFFSTGUI:MainMenuSolutionAnalysisOptions,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-47,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,保存模型:點擊ANSYS工具條SAVE_DB。求解Command:SOLVEGUI:MainMenuSolutionCurrentLS,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-48,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理,ANSYS將熱分析的結果寫入*.rth文件中，它包含如下數據：基本數據：節(jié)點溫度導出數據：節(jié)點及單元的熱流密度節(jié)點及單元的熱梯度單元熱流率節(jié)點的反作用熱流率其它,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-49,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理,對于穩(wěn)態(tài)熱分析，可以使用POST1進行后處理，關于后處理的完整描述，可參閱ANSYSBasicAnalysisProceduresGuide。進入POST1后，讀入載荷步和子步：Command:SETGUI:MainMenuGeneralPostproc-ReadResults-ByLoadStep,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-50,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理,可以通過如下三種方式查看結果：彩色云圖顯示Command:PLNSOL,PLESOL,PLETAB等GUI:MainMenuGeneralPostprocPlotResultsNodalSolu,ElementSolu,ElemTable,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-51,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理,矢量圖顯示Command:PLVECTGUI:MainMenuGeneralPostprocPlotResultsPre-definedorUserdefined,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-52,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理,列表顯示Command:PRNSOL,PRESOL,PRRSOL等GUI:MainMenuGeneralPostprocListResultsNodalSolu,ElementSolu,ReactionSolu詳細過程請參閱ANSYSBasicAnalysisProceduresGuide。,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-53,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,某一潛水艇可以簡化為一圓筒，它由三層組成，最外面一層為不銹鋼，中間為玻纖隔熱層，最里面為鋁層，筒內為空氣，筒外為海水，求內外壁面溫度及溫度分布。幾何參數：筒外徑30feet總壁厚2inch不銹鋼層壁厚0.75inch玻纖層壁厚1inch鋁層壁厚0.25inch筒長200feet導熱系數：不銹鋼8.27BTU/hr.ft.oF玻纖0.028BTU/hr.ft.oF鋁117.4BTU/hr.ft.oF,Exercise,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-54,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,邊界條件：空氣溫度70oF海水溫度44.5oF空氣對流系數2.5BTU/hr.ft2.oF海水對流系數80BTU/hr.ft2.oF沿垂直于圓筒軸線作橫截面，得到一圓環(huán)，取其中1度進行分析,如圖示。,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-55,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,以下分別列出log文件和菜單文件。/,Steady1/title,Steady-statethermalanalysisofsubmarine/units,BFTRo=15!外徑(ft)Rss=15-(0.75/12)!不銹鋼層內徑ft)Rins=15-(1.75/12)!玻璃纖維層內徑(ft)Ral=15-(2/12)!鋁層內徑(ft)Tair=70!潛水艇內空氣溫度Tsea=44.5!海水溫度Kss=8.27!不銹鋼的導熱系數(BTU/hr.ft.oF)Kins=0.028!玻璃纖維的導熱系數(BTU/hr.ft.oF),2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-56,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,Kal=117.4!鋁的導熱系數(BTU/hr.ft.oF)Hair=2.5!空氣的對流系數(BTU/hr.ft2.oF)Hsea=80!海水的對流系數(BTU/hr.ft2.oF)/prep7et,1,plane55!定義二維熱單元mp,kxx,1,Kss!設定不銹鋼的導熱系數mp,kxx,2,Kins!設定玻璃纖維的導熱系數mp,kxx,3,Kal!設定鋁的導熱系數pcirc,Ro,Rss,-0.5,0.5!創(chuàng)建幾何模型pcirc,Rss,Rins,-0.5,0.5pcirc,Rins,Ral,-0.5,0.5aglue,all,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-57,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,numcmp,arealesize,1,16!設定劃分網格密度lesize,4,4lesize,14,5lesize,16,2eshape,2!設定為映射網格劃分mat,1amesh,1mat,2amesh,2mat,3amesh,3,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-58,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,/SOLUSFL,11,CONV,HAIR,TAIR!施加空氣對流邊界SFL,1,CONV,HSEA,TSEA!施加海水對流邊界SOLVE/POST1PLNSOL！輸出溫度彩色云圖finish,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-59,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,菜單操作:1.UtilityMenujobname,輸入Steady1；2.UtilityMenutitle,輸入Steady-statethermalanalysisofsubmarine；3.在命令行輸入:/units,BFT；4.MainMenu:Preprocessor；,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-60,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,菜單操作:5.MainMenu:PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete,選擇PLANE55；6.MainMenu:PreprocessorMaterialProp-Constant-Isotropic,默認材料編號為1,在KXX框中輸入8.27,選擇APPLY,輸入材料編號為2,在KXX框中輸入0.028,選擇APPLY,輸入材料編號為3,在KXX框中輸入117.4；,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-61,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,菜單操作:7.MainMenu:Preprocessor-Modeling-Create-Areas-CircleByDimensions在RAD1中輸入15,在RAD2中輸入15-(.75/12),在THERA1中輸入-0.5,在THERA2中輸入0.5,選擇APPLY;在RAD1中輸入15-(.75/12),在RAD2中輸入15-(1.75/12),選擇APPLY;在RAD1中輸入15-(1.75/12),在RAD2中輸入15-2/12,選擇OK；,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-62,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,菜單操作:8.MainMenu:Preprocessor-Modeling-Operate-Booleane-GlueArea,選擇PICKALL；,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-63,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,菜單操作:9.MainMenu:Preprocessor-Meshing-SizeContrls-Lines-PickedLines選擇不銹鋼層短邊,在NDIV框中輸入4,選擇APPLY;,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-64,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,選擇玻璃纖維層的短邊,在NDIV框中輸入5,選擇APPLY;選擇鋁層的短邊,在NDIV框中輸入2,選擇APPLY;選擇四個長邊,在NDIV中輸入16；,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-65,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,10.MainMenu:Preprocessor-Attributes-DefinePickedArea選擇不銹鋼層,在MAT框中輸入1,選擇APPLY;選擇玻璃纖維層,在MAT框中輸入2,選擇APPLY;選擇鋁層,在MAT框中輸入3,選擇OK；,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-66,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,11.MainMenu:Preprocessor-Meshing-Mesh-Areas-Mapped3or4sided,選擇PICKALL；,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-67,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,12.MainMenu:Solution-Loads-Apply-Thermal-ConvectionOnlines選擇不銹鋼外壁,在VALI框中輸入80,在VAL2I框中輸入44.5,選擇APPLY;,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-68,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,選擇鋁層內壁,在VALI框中輸入2.5,在VAL2I框中輸入70,選擇OK；,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-69,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,13.MainMenu:Solution-Solve-CurrentLS；14.MainMenu:GeneralPostprocPlotResults-ContourPlot-NodalSolu,選擇Temperature。,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-70,ANSYSVerificationManual中關于穩(wěn)態(tài)熱分析的實例：,VM58CenterlinetemperatureofaheatgeneratingwireVM92InsultedwalltemperatureVM93TemperaturedependentconductivityVM94HeatgeneratingplateVM95HeattransferfromacoolingspineVM96TemperaturedistributioninashortsolidcylinderVM97TemperaturedistributionalongastraightfinVM98TemperaturedistributionalongataperedfinVM99TemperaturedistributioninatrapezoidalfinVM100Heatconductivityacrossachimneysection,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-71,穩(wěn)態(tài)熱分析的實例：,VM101TemperaturedistributioninashortsolidcylinderVM102CylinderwithtemperaturedependentconductivityVM103ThinplatewithacentralheatsourceVM105HeatgenerationcoilwithtemperaturedependentconductivityVM108TemperaturegradientacrossasolidcylinderVM118CenterlinetemperatureofaheatgeneratingwireVM160SolidcylinderwithharmonictemperatureloadVM161HeatflowfromainsulatedpipeVM162CoolingofacircularfinofrectangularprofileVM193Adaptiveanalysisoftwo-dimensionalheattransferwithconvection,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-72,第四章瞬態(tài)傳熱分析,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-73,本章學習，我們將介紹瞬態(tài)傳熱分析的知識，以助于大家了解瞬態(tài)傳熱分析，并能對簡單的問題進行求解。,ModuleObjective,第一講、瞬態(tài)傳熱分析的定義第二講、瞬態(tài)熱分析的單元及命令第三講、ANSYS瞬態(tài)熱分析的主要步驟第四講、建模第五講、加載求解第六講、后處理第七講、相變問題練習,LessonObjectives,目標,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-74,第一講、瞬態(tài)傳熱的定義,瞬態(tài)熱分析用于計算一個系統(tǒng)隨時間變化的溫度場及其它熱參數。在工程上一般用瞬態(tài)熱分析計算溫度場，并將之作為熱載荷進行應力分析。其基本步驟與穩(wěn)態(tài)熱分析類似。主要的區(qū)別是瞬態(tài)熱分析中的載荷是隨時間變化的。為了表達隨時間變化的載荷，首先必須將載荷時間曲線分為載荷步。載荷時間曲線中的每一個拐點為一個載荷步，如下圖所示。對于每一個載荷步，必須定義載荷值及時間值，同時必須選擇載荷步為漸變或階越。,Definition,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-75,第二講、瞬態(tài)熱分析中的單元及命令,瞬態(tài)熱分析中使用的單元與穩(wěn)態(tài)熱分析相同。要了解每個單元的詳細說明，請參閱ANSYSElementReferenceGuide。要了解每個命令的詳細功能，請參閱ANSYSCommandReferenceGuide。,Definition,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-76,第三講、瞬態(tài)熱分析的主要步驟,建模加載求解后處理,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-77,瞬態(tài)熱分析步驟一：建模,確定jobname、title、units,進入PREP7；定義單元類型并設置選項；如果需要，定義單元實常數；定義材料熱性能：一般瞬態(tài)熱分析要定義導熱系數、密度及比熱；建立幾何模型；對幾何模型劃分網格。關于建模及劃分網格，請參閱ANSYSModelingandMeshingGuide。,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-78,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,a、定義分析類型如果第一次進行分析，或重新進行分析GUI:MainMenuSolutionAnalysisTypeNewAnalysisTransientCommand:ANTYPE,TRANSIENT,NEW,Guidelines,2001年10月1日2020/4/27,*ANSYS培訓教程版本5.5XJTUMSSVBy:HaichGao(011001),Them-79,瞬態(tài)熱分析步驟二：