ANSYS傳熱分析實(shí)例匯總

1、實(shí)例1: 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(nèi)為空氣，筒外為海水，求內(nèi)外壁面溫度及溫度分 布。 幾何參數(shù)： 筒外徑 30 feet 總壁厚 2 inch 不銹鋼層壁厚 inch 玻纖層壁厚 1 inch 鋁層壁厚 inch 筒長 200 feet 導(dǎo)熱系數(shù) 不銹鋼 BTU/ 玻纖 BTU/ BTU/邊界條件 空氣溫度 70F 海水溫度 oF 空氣對流系數(shù) BTU/ 海水對流系數(shù) 80 BTU/ 圓筒軸線作橫截面, 得到一圓環(huán)， 取其中 1度進(jìn)行分析 ,如圖示。 沿垂直于 以下分別列出log文件和菜單文件。 /filen ame,

2、Steadyl /title, Steady-state thermal an alysis of submari ne /units, BFT Ro=15 !外徑(ft) Rss=15-12) !不銹鋼層內(nèi)徑ft) Rin s=15-12) !玻璃纖維層內(nèi)徑(ft) Ral=15-(2/12) !鋁層內(nèi)徑(ft) Tair=70 !潛水艇內(nèi)空氣溫度 Tsea= !海水溫度 Kss= !不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù) (BTU/!玻璃纖維的導(dǎo)熱系數(shù)(BTU/ !鋁的導(dǎo)熱系數(shù)(BTU/!空氣的對流系數(shù)(BTU/!海水的對流 系數(shù)(BTU/ !定義二維熱單元 mp,kxx,1,Kss !設(shè)定不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù) m

3、p,kxx,2,Ki ns !設(shè)定玻璃纖維的導(dǎo)熱系數(shù) mp,kxx,3,Kal !設(shè)定鋁的導(dǎo)熱系數(shù) pcirc,Ro,Rss, !創(chuàng)建幾何模型 pcirc,Rss,R in s, pcirc,Ri ns,Ral, aglue,all nu mcmp,area lesize,1,16 !設(shè)定劃分網(wǎng)格密度 lesize,4,4 lesize,14,5 lesize,16,2 eshape,2 !設(shè)定為映射網(wǎng)格劃分 mat,1 amesh,1 amesh,2 mat,3 amesh,3 /SOLU SFL,11,CONV,HAIR,TAIR!施加空氣對流邊界 SFL,1,CONV,HSEA,TSEA

4、!施加海水對流邊界 SOLVE /POST1 PLNSOL!輸出溫度彩色云圖 finish 菜單操作： 1. Utility MenuFilechange jobename,輸入 Steady1 ； 2. UtilityMenuFilechangetitle, 輸入 Steady-state thermal analysis of submarine ； 3. 在命令行輸入 ：/units, BFT ； 4. Main Menu: Preprocessor ； 5. Main Menu: PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete,選擇 PLANE55 6.

5、 Main Menu: PreprocessorMaterial Prop-Constant-lsotropic,默認(rèn)材料編號(hào)為1,在 KXX框中輸入,選擇APPL丫輸入材料編號(hào)為2,在KXX框中輸入,選擇APPLY輸入材料編號(hào) 為3,在KXX框中輸入； 7. Main Menu: Preprocessor-Modeling-Create-Areas-CircleBy Dimensions ,在 RAD1 中輸入15,在RAD2中輸入15-(.75/12),在THERA仲輸入,在THERA沖輸入,選擇APPLY, 在 RAD1 中輸入 15-(.75/12), 在 RAD2中輸入 15-12)

6、,選擇 APPLY,在 RAD1 中輸入 15-12), 在RAD2中輸入15-2/12,選擇OK 8. Main Menu: Preprocessor-Modeling-Operate-Booleane-GlueArea,選擇 PICK ALL； 9. Main Menu: Preprocessor-Meshing-Size Contrls-Lines-Picked Lines,選擇不銹鋼層 短邊，在NDIV框中輸入4,選擇APPLY,選擇玻璃纖維層的短邊,在NDIV框中輸入5,選擇 APPL丫選擇鋁層的短邊，在NDIV框中輸入2,選擇APPLY選擇四個(gè)長邊，在NDIV中輸入16； 10.

7、Ma in Menu: Preprocessor-Attributes-Defi nePicked Area,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APPL丫選擇鋁層，在MAT 框中輸入3,選擇OK 11. Main Menu: Preprocessor-Meshing-Mesh-Areas-Mapped3 or 4 sided,選擇 PICK ALL； 12. Main Menu: Solution-Loads-Apply-Thermal-ConvectionOnlines, 選擇不銹鋼外壁， 在VALI框中輸入80,在VAL2I框中輸

8、入，選擇APPLY選擇鋁層內(nèi)壁，在VALI框中輸入,在 VAL2I框中輸入70,選擇OK 13. Main Me nu: Solutio n-Solve-Curre nt LS ； 14. Main Menu: General PostprocPlot Results-Contour Plot-Nodal Solu,選擇 Temperature。 NODAL SUB =1 T：ME=J TEMP(AV3) 11573 = 0 SO =44.533 HAP 3 2013 21:29:04 44.59349-5 254.54559.52164.498 47.0E152.057503JS2 JDS6

9、6.y0fe 對流換熱系數(shù) 定義：流體與固體表面之間的換熱能力，比如說，物體表面與附近空氣溫差1C,單位時(shí)間 單位面積上通過對流與附近空氣交換的熱量。單位為W/(mA2-C )。表面對流換熱系數(shù)的數(shù) 值與換熱過程中流體的物理性質(zhì)、換熱表面的形狀、部位、表面與流體之間的溫差以及流體 的流速等都有密切關(guān)系。物體表面附近的流體的流速愈大，其表面對流換熱系數(shù)也愈大。如 人處在風(fēng)速較大的環(huán)境中，由于皮膚表面的對流換熱系數(shù)較大，其散熱(或吸熱)量也較大。 對流換熱系數(shù)可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，通常用巴茲公式計(jì)算。 的大致量級(jí)：空氣自然對流 525 ,氣體強(qiáng)制對流20100。 實(shí)例2: 一鋼鑄件及其砂模的橫截面尺寸

10、如圖所示 Steel 砂模的熱物理性能如下表所示 單位制 導(dǎo)熱系數(shù)(KXX) Btu/ 密度(DENS) lbm/in 3 比熱(C) Btu/ 鑄鋼的熱物理性能如下表所示 單位制 O| 0 F 2643F 2750oF 2875oF 導(dǎo)熱系數(shù) Btu/ 焓 Btu/in 3 0 初始條件：鑄鋼的溫度為2875F,砂模的溫度為80F; 砂模外邊界的對流邊界條件：對流系數(shù)，空氣溫度80oF; 求3個(gè)小時(shí)后鑄鋼及砂模的溫度分布。 /Title, Casting Solidification !進(jìn)入前處理 /prep7 et,1,pla ne55!定義單元 mp,de n s,1,!定義砂模熱性能

11、mp,kxx,1, mp,c,1, mptemp,1,0,2643,2750,2875!定義鑄鋼的熱性能 mpdata,kxx,2, mpdata,e nth,2,0, mpplot,kxx,2 mpplot,e nth,2 save !創(chuàng)建幾何模型 k,1,0,0,0 k,2,22,0,0 k,3,10,12,0 k,4,0,12,0 /pnu m,kp,1 /pnu m,li ne,1 /pnu m,area,1 /Triad,ltop kplot a,1,2,3,4 save rectn g,4,22,4,8 aplot aovlap,all adele,3 aplot save !戈匸

12、分網(wǎng)格 esize,1 amesh,5 mat,2 aplot amesh,4 eplot /pnu m,elem /nu mber,1 save !進(jìn)入加載求解 /SOLU !設(shè)定為瞬態(tài)分析 !設(shè)定鑄鋼的初始溫度 an type,tra ns esel,s,mat,2 nsle,s /replot ic,all,temp,2875 esel,i nve !設(shè)定砂模的初始溫度 nsle,s /replot ic,all,temp,80 allsel save lplot sfl,1,CONV,80 !設(shè)定砂模外邊界對流 sfl,3,CONV,80 sfl,4,CONV,80 /psf,c on

13、v,2 time,3 !設(shè)定瞬態(tài)分析時(shí)間 kbc,1 !設(shè)定為階越的載荷 autots,o n !打開自動(dòng)時(shí)間步長 deltim, !設(shè)定時(shí)間步長 tim in t,o n !打開時(shí)間積分 tin tp,1 !將THETA設(shè)定為1 outres,all,all !輸入每個(gè)子步的結(jié)果 solve !進(jìn)入后處理 /post26 /pnum,no de,1 /nu mber,0 eplot nsol,2,204,temp,ce nter!設(shè)定鑄鋼中心點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變量 plvar,2!繪制溫度時(shí)間曲線 save finish 菜單操作： 1. Utility MenuFileChange Title

14、,輸入 Casting Solidification; 2. 定義單元類型：Ma in Me nuPreprocessorEleme nt TypeAdd/Edit/Delete, Add, Quad 4node 55 ; 3. 定義砂模熱性能：Ma in Men uPreprocessorMaterial PropsIsotropic,默認(rèn)材料編號(hào) 1,在 Density(DENS)框中輸入，在 Thermal conductivity(KXX)框中輸入，在 Specific heat(C)框中輸入； 4. 定義鑄鋼熱性能溫度表：Ma inMen uPreprocessorMaterial

15、Props-Temp Dependent-Temp Table,輸入 T1=0,T2=2643, T3=2750, T4=2875; 5. 定義鑄鋼熱性能：Main MenuPreprocessorMaterial Props-Temp Dependent -Prop Table, 選擇 Th Conductivity, 選擇 KXX,輸入材料編號(hào) 2,輸入 C1=, C2=, C3=, C4=, 選 擇 Apply, 選擇 Enthalpy,輸入 6=0, C2=, C3=, C4=; 6. 創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)：Main MenuPreprocessor-Modeling-CreateKeypoin

16、tsln Active CS,輸 入關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)1,輸入坐標(biāo)0,0,0,輸入關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào) 2,輸入坐標(biāo)22,0,0,輸入關(guān)鍵點(diǎn)編 號(hào)3,輸入坐標(biāo)10,12,0,輸入關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)4,輸入坐標(biāo)0,12,0; 7. 倉U建幾何模型：Main Menu Preprocessor-Modeli ng-Create-Areas-ArbitraryThrough KPs,順序選取關(guān) 鍵點(diǎn) 1,2,3,4; 8. Main MenuPreprocessor-Modeling-Create-Areas-RectangleBy Dimension,輸入 X1=4,X2=22,Y 仁4,Y2=8; 9. 進(jìn)行布爾操作：M

17、ain Menu Preprocessor-Modeli ng-Operate-Boolea ns-OverlapArea,Pick all 10. 刪除多余面：Main MenuPreprocessor-Modeling-DeleteArea and Below,3 11. 保存數(shù)據(jù)庫：在Ansys Toolbar 中選取SAVE_DB; 12. 定義單元大?。篗a in Me nuPreprocessor-Mesh in g-Size Cn trls-Global-Size,在 Eleme nt edge len gth框中輸入 1; 13. 對砂模劃分網(wǎng)格：Ma in Men uPrep

18、rocessor-Meshi ng-Mesh-Areas-Free,選擇砂模； 14. 對鑄鋼劃分網(wǎng)格 ：Main MenuPreprocessor-Attributes-DefineDefault Attribs, 在Material number 菜單中選擇2; 15. Main MenuPreprocessor-Meshing-Mesh-Areas-Free,選擇鑄鋼； 16. 定義分析類型：Main MenuSolution-AnalysisType-New Analysis,選擇 Transient; 17. 選擇鑄鋼上的節(jié)點(diǎn):Utility MenuSelectEntities,選

19、擇 element,mat,輸入 2,選擇 Apply,選擇 no de, attached to eleme nt, 選擇 OK; Condit nDefine, Condit nDefine, 選擇砂模的三個(gè)邊界 18. 定義鑄鋼的初始溫度：Ma in Men uSolutio n-Loads- ApplyI ni tial 選擇 Pick all, 選擇 temp,輸入 2875, OK; 19. 選擇砂模上的節(jié)點(diǎn):Utility MenuSelectEntities,Nodes, inverse 20. 定義砂模的初始溫度：Ma in Men uSolutio n-Loads- App

20、lyI ni tial 選擇 Pick all, 選擇 temp,輸入 80, OK; 21. Utility MenuSelectEverything； 22. Utility MenuPlotLines； 條 件 :Main 23. 定 義 對 流 邊 界 Menu Soluti on-Loads-Apply-Thermal-C on vercti onOn Lines, 1,3,4, 在 file coefficent 框中輸入 80,在 Bulk temperature 框中輸入,80; 24.設(shè)定瞬態(tài)分析時(shí)間選項(xiàng)： Main Menu Soluti on Load Step Opts

21、Time/Freque ncTime-Time Step, Time at end of load step3 Time Step size Stepped or ramped . Stepped Automatic time stepp ing on Minimun time Step size Maximum time step size 25. 設(shè)置輸出：Ma in Men uSolutio nLoad Step OptsOutput CtrlsDB/Results File,在 File write freque ncy 框中選擇 Every substep; 26. 求解：Main MenuSolution-Solve-