熱分析ansys教程專題知識講座

1、熱分析ansys教程專題知識講座熱分析ansys教程專題知識講座第1頁ANSYS熱分析在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五種產(chǎn)品中包含熱分析功效ANSYS熱分析基于能量守恒原理熱平衡方程，用有限元法計算各節(jié)點(diǎn)溫度，并導(dǎo)出其它熱物理參數(shù)ANSYS熱分析包含熱傳導(dǎo)、熱對流及熱輻射三種熱傳遞方式。另外，還能夠分析相變、有內(nèi)熱源、接觸熱阻等問題熱分析ansys教程專題知識講座第2頁ANSYS熱分析分類ANSYS熱分析分類 穩(wěn)態(tài)傳熱：系統(tǒng)溫度場不隨時間改變瞬態(tài)傳熱：系統(tǒng)溫度場隨時間顯著改變與熱

2、相關(guān)耦合分析 熱結(jié)構(gòu)耦合熱流體耦合熱電耦合熱磁耦合熱電磁結(jié)構(gòu)耦合等熱分析ansys教程專題知識講座第3頁熱分析符號與單位 項(xiàng)目國際單位英制單位ANSYS代號長度mft英尺時間ss質(zhì)量Kglbm 磅質(zhì)量溫度oF力Nlbf能量(熱量)JBTU英制熱單位功率(熱流率)WBTU/sec熱流密度W/m2BTU/sec-ft2生熱速率W/m3BTU/sec-ft3導(dǎo)熱系數(shù)W/m-BTU/sec-ft-oFKXX對流系數(shù)W/m2-BTU/sec-ft2-oFHF密度Kg/m3lbm/ft3DENS比熱J/Kg-BTU/lbm-oFC焓J/m3BTU/ft3ENTH表征物體吸收熱量，為一個體系內(nèi)能與體系體積和

3、外界施加于體系壓強(qiáng)乘積之和熱分析ansys教程專題知識講座第4頁傳熱學(xué)經(jīng)典理論回顧 熱分析ansys教程專題知識講座第5頁熱傳遞方式1、熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)能夠定義為完全接觸兩個物體之間或一個物體不一樣個別之間因?yàn)闇囟忍荻榷l(fā)內(nèi)能交換。熱傳導(dǎo)遵照付里葉定律：qn=-k*(dT/dx)，式中qn為熱流密度（W/m2），k為導(dǎo)熱系數(shù)(W/m-)，“-”表示熱量流向溫度降低方向。2、熱對流熱對流是指固體表面與它周圍接觸流體之間，因?yàn)闇夭畲嬖谝l(fā)熱量交換。熱對流能夠分為兩類：自然對流和強(qiáng)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(shù)(或稱膜傳熱系數(shù)、給熱系數(shù)、膜系數(shù)等

4、)，TS為固體表面溫度， TB為周圍流體溫度。熱分析ansys教程專題知識講座第6頁熱傳遞方式(續(xù))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(zhuǎn)變?yōu)闊釤崃拷粨Q過程。物體溫度越高，單位時間輻射熱量越多。熱傳導(dǎo)和熱對流都需要有傳熱介質(zhì)，而熱輻射無須任何介質(zhì)。實(shí)質(zhì)上，在真空中熱輻射效率最高。在工程中通?？紤]兩個或兩個以上物體之間輻射，系統(tǒng)中每個物體同時輻射并吸收熱量。它們之間凈熱量傳遞能夠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(shù)，約為5.6710-8W/m2.K4，A1為輻射面1面積，F(xiàn)12為由輻射面1到輻射面2

5、形狀系數(shù)，T1為輻射面1絕對溫度，T2為輻射面2絕對溫度。由上式能夠看出，包含熱輻射熱分析是高度非線性。熱分析ansys教程專題知識講座第7頁穩(wěn)態(tài)傳熱 假如系統(tǒng)凈熱流率為，即流入系統(tǒng)熱量加上系統(tǒng)本身產(chǎn)生熱量等于流出系統(tǒng)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(diǎn)溫度不隨時間改變。穩(wěn)態(tài)熱分析能量平衡方程為(以矩陣形式表示):KT=Q式中： K為傳導(dǎo)矩陣，包含導(dǎo)熱系數(shù)、對流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；T為節(jié)點(diǎn)溫度向量；Q為節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包含熱生成；ANSYS利用模型幾何參數(shù)、材料熱性能參數(shù)以及所施加邊界條件，生成K 、 T以及Q 。熱分析ansys教程專題知識講座第8頁

6、瞬態(tài)傳熱瞬態(tài)傳熱過程是指一個系統(tǒng)加熱或冷卻過程。在這個過程中系統(tǒng)溫度、熱流率、熱邊界條件以及系統(tǒng)內(nèi)能隨時間都有顯著改變。依據(jù)能量守恒原理，瞬態(tài)熱平衡能夠表示為(以矩陣形式表示)：C +KT=Q式中:K為傳導(dǎo)矩陣，包含導(dǎo)熱系數(shù)、對流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)； C為比熱矩陣,考慮系統(tǒng)內(nèi)能增加; T為節(jié)點(diǎn)溫度向量； 為溫度對時間導(dǎo)數(shù); Q為節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包含熱生成。 熱分析ansys教程專題知識講座第9頁線性與非線性假如有以下情況產(chǎn)生，則為非線性熱分析： 材料熱性能隨溫度改變，如K(T),C(T)等； 邊界條件隨溫度改變，如h(T)等； 含有非線性單元； 考慮輻射傳熱非線性熱分析熱平衡矩陣方程為：

7、C(T) +K(T)T=Q (T)熱分析ansys教程專題知識講座第10頁邊界條件、初始條件ANSYS熱分析邊界條件或初始條件可分為七種：溫度：模型區(qū)溫度已知熱流率：熱流率已知點(diǎn)對流：表面熱傳遞給周圍流體經(jīng)過對流。輸入對流換熱系數(shù)h和環(huán)境流體 平均溫度Tb熱輻射：經(jīng)過輻射產(chǎn)生熱傳遞面. 輸入輻射系數(shù)，Stefan-Boltzmann常數(shù)，“空間節(jié)點(diǎn)”溫度作為可選項(xiàng)輸入絕熱面： “完全絕熱”面，該面上不發(fā)生熱傳遞熱通量：單位面積上熱流率已知面熱生成率：體生熱率已知區(qū)域熱分析ansys教程專題知識講座第11頁熱分析誤差預(yù)計僅用于評定因?yàn)榫W(wǎng)格密度不夠帶來誤差；僅適合用于SOLID或SHELL熱單元(

8、只有溫度一個自由度)；基于單元邊界熱流密度不連續(xù)；僅對一個材料、線性、穩(wěn)態(tài)熱分析有效；使用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分能夠?qū)φ`差進(jìn)行控制。熱分析ansys教程專題知識講座第12頁穩(wěn)態(tài)傳熱分析穩(wěn)態(tài)傳熱用于分析穩(wěn)定熱載荷對系統(tǒng)或部件影響。通常在進(jìn)行瞬態(tài)熱分析以前，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析用于確定初始溫度分布。穩(wěn)態(tài)熱分析能夠經(jīng)過有限元計算確定因?yàn)榉€(wěn)定熱載荷引發(fā)溫度、熱梯度、熱流率、熱流密度等參數(shù)熱分析ansys教程專題知識講座第13頁熱分析單元熱分析包括到單元有大約40種，其中純粹用于熱分析有14種：線性：LINK32兩維二節(jié)點(diǎn)熱傳導(dǎo)單元 LINK33三維二節(jié)點(diǎn)熱傳導(dǎo)單元 LINK34二節(jié)點(diǎn)熱對流單元 LINK31二節(jié)點(diǎn)熱

9、輻射單元二維實(shí)體：PLANE55四節(jié)點(diǎn)四邊形單元 PLANE77八節(jié)點(diǎn)四邊形單元 PLANE35三節(jié)點(diǎn)三角形單元 PLANE75四節(jié)點(diǎn)軸對稱單元 PLANE78八節(jié)點(diǎn)軸對稱單元熱分析ansys教程專題知識講座第14頁熱分析單元(續(xù))三維實(shí)體：SOLID87六節(jié)點(diǎn)四面體單元 SOLID70八節(jié)點(diǎn)六面體單元 SOLID90二十節(jié)點(diǎn)六面體單元?dú)ぃ篠HELL57四節(jié)點(diǎn)點(diǎn)：MASS71熱分析ansys教程專題知識講座第15頁穩(wěn)態(tài)熱分析基礎(chǔ)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(jié)果熱分析ansys教程專題知識講座第16頁建模確定jobname、title、unit；

10、進(jìn)入PREP7前處理，定義單元類型，設(shè)定單元選項(xiàng)；定義單元實(shí)常數(shù)；定義材料熱性能參數(shù)，對于穩(wěn)態(tài)傳熱，普通只需定義導(dǎo)熱系數(shù)，它能夠是恒定，也能夠隨溫度改變；創(chuàng)建幾何模型并劃分網(wǎng)格。熱分析ansys教程專題知識講座第17頁幾何尺寸(模型)既可用ANSYS建立模型，也可用其它方法建好模型后導(dǎo)入模型建好后，以上兩種建模方法詳細(xì)過程將不再顯示熱分析ansys教程專題知識講座第18頁劃分網(wǎng)格首先定義單元屬性: 單元類型, 實(shí)常數(shù), 材料屬性.單元類型下表給出了常見熱單元類型每個結(jié)點(diǎn)只有一個自由度: 溫度熱分析ansys教程專題知識講座第19頁劃分網(wǎng)格(續(xù))材料屬性必須輸入導(dǎo)熱系數(shù), KXX假如施加了內(nèi)部熱

11、生成率，則需指定比熱 (C)ANSYS提供材料庫 (/ansys57/matlib)包含幾個常見材料結(jié)構(gòu)屬性 和熱屬性, 不過提議用戶創(chuàng)建、使用自己材料庫把優(yōu)先設(shè)置為 “熱分析” ，使材料模型圖形用戶界面只顯示材料熱屬性實(shí)常數(shù)主要應(yīng)用于殼單元和線單元熱分析ansys教程專題知識講座第20頁劃分網(wǎng)格(續(xù))劃分網(wǎng)格存放數(shù)據(jù)文件使用 MeshTool 劃分網(wǎng)格，使用缺省智能網(wǎng)格劃分等級6能夠生成很好初始網(wǎng)格至此完成前處理，下面開始求解熱分析ansys教程專題知識講座第21頁施加載荷計算 定義分析類型假如進(jìn)行新熱分析：Command: ANTYPE, STATIC, NEWGUI: Main menu

12、Solution-Analysis Type-New AnalysisSteady-state假如繼續(xù)上一次分析，比如增加邊界條件等：Command: ANTYPE, STATIC, RESTGUI: Main menuSolutionAnalysis Type-Restart熱分析ansys教程專題知識講座第22頁施加載荷計算(續(xù)) 施加載荷能夠直接在實(shí)體模型或單元模型上施加五種載荷(邊界條件) ：a、恒定溫度通常作為自由度約束施加于溫度已知邊界上。Command Family:DGUI：Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Temperature熱分析

13、ansys教程專題知識講座第23頁施加載荷計算(續(xù))b、熱流率熱流率作為節(jié)點(diǎn)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)，假如輸入值為正，代表熱流流入節(jié)點(diǎn)，即單元獲取熱量。假如溫度與熱流率同時施加在一節(jié)點(diǎn)上則ANSYS讀取溫度值進(jìn)行計算。注意：假如在實(shí)體單元某一節(jié)點(diǎn)上施加熱流率，則此節(jié)點(diǎn)周圍單元要密一些，在兩種導(dǎo)熱系數(shù)差異很大兩個單元公共節(jié)點(diǎn)上施加熱流率時，尤其要注意。另外，盡可能使用熱生成或熱流密度邊界條件，這么結(jié)果會更準(zhǔn)確些。Command Family: FGUI：Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Heat Flow

14、熱分析ansys教程專題知識講座第24頁施加載荷計算(續(xù))c、對流對流邊界條件作為面載施加于實(shí)體外表面，計算與流體熱交換，它僅可施加于實(shí)體和殼模型上，對于線模型，能夠經(jīng)過對流線單元LINK34考慮對流。Command Family: SFGUI：Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Convection熱分析ansys教程專題知識講座第25頁施加載荷計算(續(xù))d、熱流密度熱流密度也是一個面載。當(dāng)經(jīng)過單位面積熱流率已知或經(jīng)過FLOTRAN CFD計算得到時，能夠在模型對應(yīng)外表面施加熱流密度。假如輸入值為正，代表熱流流入單元。熱流密度也僅適合用于實(shí)體和殼單元。

15、熱流密度與對流能夠施加在同一外表面，但ANSYS僅讀取最終施加面載進(jìn)行計算。Command Family: FGUI：Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Heat Flux熱分析ansys教程專題知識講座第26頁施加載荷計算(續(xù))e、生熱率生熱率作為體載施加于單元上，能夠模擬化學(xué)反應(yīng)生熱或電流生熱。它單位是單位體積熱流率。Command Family: BFGUI：Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Heat Generat熱分析ansys教程專題知識講座第27頁施加載荷計算(續(xù))定載荷步選項(xiàng)對于一個熱分析，能夠確

16、定普通選項(xiàng)、非線性選項(xiàng)以及輸出控制。a. 普通選項(xiàng)時間選項(xiàng)：即使對于穩(wěn)態(tài)熱分析，時間選項(xiàng)并沒有實(shí)際物理意義，但它提供了一個方便設(shè)置載荷步和載荷子步方法。Command: TIMEGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTime-Time Step/Time and Substps熱分析ansys教程專題知識講座第28頁施加載荷計算(續(xù))每載荷步中子步數(shù)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: Main MenuSolution-Load Step Opts- Time/Frequ

17、enc Time and SubstpsCommand: DELTIMGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts- Time/Frequenc Time-Time Step熱分析ansys教程專題知識講座第29頁施加載荷計算(續(xù))遞進(jìn)或階越選項(xiàng)：假如定義階越(stepped)選項(xiàng)，載荷值在這個載荷步內(nèi)保持不變；假如為遞進(jìn)(ramped)選項(xiàng)，則載荷值由上一載荷步值到本載荷步值隨每一子步線性改變。Command: KBCGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTime-Time Step/Time an

18、d Substps熱分析ansys教程專題知識講座第30頁施加載荷計算(續(xù))b. 非線性選項(xiàng)迭代次數(shù)：本選項(xiàng)設(shè)置每一子步允許最多迭代次數(shù)。默認(rèn)值為25，對大數(shù)熱分析問題足夠。Command: NEQITGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearEquilibrium Iter熱分析ansys教程專題知識講座第31頁施加載荷計算(續(xù))自動時間步長: 對于非線性問題，能夠自動設(shè)定子步間載荷增加，確保求解穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。Command: AUTOTSGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Time/Frequenc

19、Time-Time Step/Time and Substps熱分析ansys教程專題知識講座第32頁施加載荷計算(續(xù))收斂誤差：可依據(jù)溫度、熱流率等檢驗(yàn)熱分析收斂性。Command: CNVTOLGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearConvergence Crit熱分析ansys教程專題知識講座第33頁施加載荷計算(續(xù))求解結(jié)束選項(xiàng)：假如在要求迭代次數(shù)內(nèi)，達(dá)不到收斂，ANSYS能夠停頓求解或到下一載荷步繼續(xù)求解。Command: NCNVGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearCrit

20、eria to Stop熱分析ansys教程專題知識講座第34頁施加載荷計算(續(xù))線性搜索：設(shè)置本選項(xiàng)可使ANSYS用Newton-Raphson方法進(jìn)行線性搜索。Command: LNSRCHGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearLine Search熱分析ansys教程專題知識講座第35頁施加載荷計算(續(xù))預(yù)測矯正：本選項(xiàng)可激活每一子步第一次迭代對自由度求解預(yù)測矯正。Command: PREDGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearPredictor熱分析ansys教程專題知識講座第3

21、6頁施加載荷計算(續(xù))c. 輸出控制控制打印輸出：本選項(xiàng)可將任何結(jié)果數(shù)據(jù)輸出到*.out 文件中。Command: OUTPRGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Output CtrlsSolu Printout熱分析ansys教程專題知識講座第37頁施加載荷計算(續(xù))控制結(jié)果文件：控制*.rth內(nèi)容。Command: OUTRES GUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Output CtrlsDB/Results File熱分析ansys教程專題知識講座第38頁施加載荷計算(續(xù))確定分析選項(xiàng)a. Newton-Ra

22、phson選項(xiàng)(僅對非線性分析有用)Command: NROPT GUI: Main MenuSolutionAnalysis Options熱分析ansys教程專題知識講座第39頁施加載荷計算(續(xù))b. 選擇求解器：可選擇以下求解器中一個進(jìn)行求解：Frontal solver(默認(rèn)）Jacobi Conjugate Gradient(JCG) solverJCG out-of-memory solver Incomplete Cholesky Conjugate Gradient(ICCG) solverPre-Conditioned Conjugate Gradient Solver(PC

23、G)Iterative(automatic solver selection option)熱分析ansys教程專題知識講座第40頁施加載荷計算(續(xù))Command: EQSLV GUI: Main MenuSolutionAnalysis Options注意：熱分析可選取Iterative選項(xiàng)進(jìn)行快速求解，但以下情況除外： 熱分析包含SURF19或SURF22或超單元； 熱輻射分析； 相變分析 需要restart an analysis熱分析ansys教程專題知識講座第41頁施加載荷計算(續(xù))c. 確定絕對零度：在進(jìn)行熱輻射分析時，要將當(dāng)前溫度值換算為絕對溫度。假如使用溫度單位是攝氏度，此值

24、應(yīng)設(shè)定為273；假如使用是華氏度，則為460。Command: TOFFSTGUI: Main MenuSolutionAnalysis Options熱分析ansys教程專題知識講座第42頁施加載荷計算(續(xù))保留模型: 點(diǎn)擊ANSYS工具條SAVE_DB。求解Command: SOLVEGUI: Main MenuSolutionCurrent LS熱分析ansys教程專題知識講座第43頁后處理ANSYS將熱分析結(jié)果寫入*.rth文件中，它包含以下數(shù)據(jù)：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：節(jié)點(diǎn)溫度導(dǎo)出數(shù)據(jù)：節(jié)點(diǎn)及單元熱流密度節(jié)點(diǎn)及單元熱梯度單元熱流率節(jié)點(diǎn)反作用熱流率其它熱分析ansys教程專題知識講座第44頁后處理(

25、續(xù))對于穩(wěn)態(tài)熱分析，能夠使用POST1進(jìn)行后處理，進(jìn)入POST1后，讀入載荷步和子步：Command: SET GUI: Main MenuGeneral Postproc-Read Results-By Load Step熱分析ansys教程專題知識講座第45頁后處理(續(xù))能夠經(jīng)過以下三種方式查看結(jié)果：彩色云圖顯示Command: PLNSOL, PLESOL, PLETAB等GUI: Main Menu General Postproc Plot ResultsNodal Solu, Element Solu, Elem Table熱分析ansys教程專題知識講座第46頁后處理(續(xù))對3-

26、D 實(shí)體模型繪制云圖時，選項(xiàng)isosurfaces (等值面)是非常有用. 用 /CTYPE 命令或 Utility Menu PlotCtrls Style Contours Contour Style.熱分析ansys教程專題知識講座第47頁后處理(續(xù)) 矢量圖顯示Command: PLVECTGUI: Main Menu General Postproc Plot ResultsPre-defined or Userdefined熱分析ansys教程專題知識講座第48頁后處理(續(xù)) 列表顯示Command: PRNSOL, PRESOL, PRRSOL等GUI: Main Menu Ge

27、neral Postproc List ResultsNodal Solu, Element Solu, Reaction Solu熱分析ansys教程專題知識講座第49頁后處理(續(xù))檢驗(yàn)結(jié)果是否正確溫度是否在預(yù)期范圍內(nèi)?在指定溫度和熱流邊界基礎(chǔ)上，預(yù)計預(yù)期范圍網(wǎng)格大小是否滿足精度?和受力分析一樣，能夠畫出非均勻分布溫度梯度 (單元解) 并找出高梯度單元. 這些區(qū)域可作為重新定義網(wǎng)格時參考若節(jié)點(diǎn)溫度梯度（平均）和單元溫度梯度（非平均）之間差異很大，則可能是網(wǎng)格劃分太粗糙熱分析ansys教程專題知識講座第50頁練習(xí)-穩(wěn)態(tài)傳熱分析某一潛水艇能夠簡化為一圓筒，它由三層組成，最外面一層為不銹鋼，中間為

28、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0.75 inch 玻纖層壁厚1 inch 鋁層壁厚0.25 inch 筒長200 feet導(dǎo)熱系數(shù)：不銹鋼8.27BTU/hr.ft.oF 玻纖0.028BTU/hr.ft.oF 鋁117.4BTU/hr.ft.oF熱分析ansys教程專題知識講座第51頁邊界條件邊界條件 ： 空氣溫度 70oF 海水溫度 44.5oF空氣對流系數(shù) 2.5 BTU/hr.ft2.oF海水對流系數(shù) 80 BTU/hr.ft2.oF沿垂直于圓筒軸線作橫截面，得到一圓環(huán)，取其中

29、1度進(jìn)行分析，如圖示。熱分析ansys教程專題知識講座第52頁log文件/filename, Steady1/title, Steady-state thermal analysis of submarine /units, BFTRo=15!外徑(ft)Rss=15-(0.75/12)!不銹鋼層內(nèi)徑ft)Rins=15-(1.75/12)!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=44.5!海水溫度Kss=8.27!不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù) (BTU/hr.ft.oF)Kins=0.028 !玻璃纖維導(dǎo)熱系數(shù) (BTU/hr.ft.o

30、F)熱分析ansys教程專題知識講座第53頁log文件(續(xù))Kal=117.4!鋁導(dǎo)熱系數(shù)(BTU/hr.ft.oF)Hair=2.5!空氣對流系數(shù)(BTU/hr.ft2.oF)Hsea=80!海水對流系數(shù)(BTU/hr.ft2.oF)/prep7et,1,plane55!定義二維熱單元mp,kxx,1,Kss!設(shè)定不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)mp,kxx,2,Kins!設(shè)定玻璃纖維導(dǎo)熱系數(shù)mp,kxx,3,Kal!設(shè)定鋁導(dǎo)熱系數(shù)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熱分析ansy

31、s教程專題知識講座第54頁log文件(續(xù))numcmp,arealesize,1,16!設(shè)定劃分網(wǎng)格密度lesize,4,4lesize,14,5lesize,16,2eshape,2!設(shè)定為映射網(wǎng)格劃分mat,1amesh,1mat,2amesh,2mat,3amesh,3熱分析ansys教程專題知識講座第55頁log文件(續(xù))/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熱分析ansys教程專題知識講座第56頁菜單操作菜單操作:1.Utility

32、 MenuFilechange jobname, 輸入Steady1；2.Utility MenuFilechange title,輸入Steady-state thermal analysis of submarine；3.在命令行輸入:/units, BFT；4.Main Menu: Preprocessor；熱分析ansys教程專題知識講座第57頁菜單操作(續(xù))5.Main Menu: Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete ,選擇PLANE55；6.Main Menu: Preprocessor Material Prop -Constant

33、 - Isotropic,默認(rèn)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；熱分析ansys教程專題知識講座第58頁菜單操作(續(xù))7.Main Menu: Preprocessor-Modeling-Create-Areas-CircleBy Dimensions 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)

34、,選擇APPLY;在RAD1中輸入15-(1.75/12),在RAD2中輸入15-2/12,選擇OK；熱分析ansys教程專題知識講座第59頁菜單操作(續(xù))8.Main Menu: Preprocessor-Modeling-Operate-Booleane-GlueArea,選擇PICK ALL；熱分析ansys教程專題知識講座第60頁菜單操作(續(xù))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;熱分析ansys教程專題知識講座第61頁菜單操作(續(xù))選擇玻

35、璃纖維層短邊,在NDIV框中輸入5,選擇APPLY;選擇鋁層短邊,在NDIV框中輸入2,選擇APPLY;選擇四個長邊,在NDIV中輸入16；熱分析ansys教程專題知識講座第62頁菜單操作(續(xù))10.Main Menu: Preprocessor-Attributes-Define Picked 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APPLY;選擇鋁層,在MAT框中輸入3,選擇OK；熱分析ansys教程專題知識講座第63頁菜單操作(續(xù))11.Main Menu: Preprocessor-Meshing-Mesh-Areas-Map

36、ped3 or 4 sided,選擇PICK ALL；熱分析ansys教程專題知識講座第64頁菜單操作(續(xù))12.Main Menu: Solution-Loads-Apply-Thermal-Convection On lines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;熱分析ansys教程專題知識講座第65頁菜單操作(續(xù))選擇鋁層內(nèi)壁,在VALI框中輸入2.5,在VAL2I框中輸入70,選擇OK；熱分析ansys教程專題知識講座第66頁菜單操作(續(xù))13.Main Menu: Solution-Solve-Current LS；14.Main M

37、enu: General PostprocPlot Results-Contour Plot-Nodal Solu,選擇Temperature。熱分析ansys教程專題知識講座第67頁ANSYS Verification Manual中關(guān)于穩(wěn)態(tài)熱分析實(shí)例VM58Centerline temperature of a heat generating wireVM92Insulted wall temperatureVM93Temperature dependent conductivityVM94Heat generating plateVM95Heat transfer from a cool

38、ing spineVM96Temperature distribution in a short solid cylinderVM97Temperature distribution along a straight finVM98Temperature distribution along a tapered finVM99Temperature distribution in a trapezoidal finVM100Heat conductivity across a chimney section熱分析ansys教程專題知識講座第68頁ANSYS Verification Manua

39、l中關(guān)于穩(wěn)態(tài)熱分析實(shí)例(續(xù))VM101Temperature distribution in a short solid cylinderVM102Cylinder with temperature dependent conductivityVM103Thin plate with a central heat sourceVM105Heat generation coil with temperature dependent conductivityVM108Temperature gradient across a solid cylinderVM118Centerline temper

40、ature of a heat generating wireVM160Solid cylinder with harmonic temperature loadVM161Heat flow from a insulated pipeVM162Cooling of a circular fin of rectangular profileVM193Adaptive analysis of two-dimensional heat transfer with convection熱分析ansys教程專題知識講座第69頁練習(xí)-瞬態(tài)傳熱分析一個30千克重、溫度為70銅塊,以及一個20千克重、溫度為8

41、0鐵塊，突然放入溫度為20、盛滿了300升水、完全絕熱水箱中,如圖所表示。過了一個小時，求銅塊與鐵塊最高溫度(假設(shè)忽略水流動)。材料熱物理性能以下:熱性能單位制銅鐵水導(dǎo)熱系數(shù)W/m383700.61密度Kg/m388897833996比熱J/kg3904484185熱分析ansys教程專題知識講座第70頁練習(xí)-瞬態(tài)傳熱分析(續(xù))熱分析ansys教程專題知識講座第71頁log文件/filename,transient1/title, Thermal Transient Exercise 1!進(jìn)入前處理/prep7et,1,plane77! 定義單元類型mp,kxx,1,383! 定義材料熱性能參

42、數(shù)mp,dens,1,8889!1銅，2鐵，3水mp,c,1,390mp,kxx,2,70mp,dens,2,7837mp,c,2,448mp,kxx,3,0.61mp,dens,3,996mp,c,3,4185熱分析ansys教程專題知識講座第72頁log文件(續(xù))rectnag,0,0.6,0,0.5!創(chuàng)建幾何實(shí)體rectang,0.15,0.225,0.225,0.27rectang,0.6-0.2-0.058,0.6-0.2,0.225,0.225+0.044aovlap,all!布爾操作/pnum,area,1aplotaatt,1,1,1!劃分網(wǎng)格eshape,2esize,0.0

43、2amesh,2aatt,2,1,1amesh,3aatt,3,1,1eshape,3esize,0.05amesh,4熱分析ansys教程專題知識講座第73頁log文件(續(xù))/pnum,mat,1eplotfinish!加載求解/soluantype,transtimint,off!先作穩(wěn)態(tài)分析,確定初始條件time,0.01!設(shè)定只有一個子步時間很小載荷步deltim,0.01esel,s,mat,3nsle,sd,all,temp,20esel,s,mat,2nsle,sd,all,temp,80熱分析ansys教程專題知識講座第74頁log文件(續(xù))esel,s,mat,1nsle,s

44、d,all,temp,70allselsolve !得到初始溫度分布time,3600 !進(jìn)行瞬態(tài)分析timint,on !打開時間積分deltim,26,2,200 !設(shè)置時間步長，最大及最小時間步長autots,on !打開自動時間步長ddelet,all,temp !刪除穩(wěn)態(tài)分析中定義節(jié)點(diǎn)溫度outres,all,1 !將每個子步值寫入數(shù)據(jù)庫文件solvefinishsave熱分析ansys教程專題知識講座第75頁log文件(續(xù))!進(jìn)入POST26后處理/post26solu,2,dtime,dtime!2每一子步采取時間步長nsol,3,node(0.1875,0.2475,0),te

45、mp,T_Copper !3銅塊中心點(diǎn)nsol,4,node(0.371,0.247,0),temp,T_Iron !4鐵塊中心點(diǎn)nsol,5,node(30,0,0),temp,T_H2O_Bot !5水箱底部nsol,6,node(30,50,0),temp,T_H2O_Top !6水箱頂部nsol,7,node(0,25,0),temp,T_H2O_Left !7水箱左部nsol,8,node(60,25,0),temp,T_H2O_Right !8水箱右部Plvar,2plvar,3,4,5,6,7,8finish熱分析ansys教程專題知識講座第76頁log文件(續(xù))!進(jìn)入POST1

46、后處理/post1!設(shè)置為最終一個載荷子步set,lastesel,s,mat,1nsle,splnsol,tempesel,s,mat,2nsle,splnsol,tempfinish熱分析ansys教程專題知識講座第77頁菜單操作1、Utility Menu: FileChange Jobname, 輸入文件名Transient1；2、Utility Menu: FileChange Title,輸入Thermal Transient Exercise 1；熱分析ansys教程專題知識講座第78頁19.16.2 菜單操作(續(xù))3、Main MenuPreprocessor，進(jìn)入前處理；4、

47、Main MenuPreprocessorElement Type Add/Edit/Delete, 選擇單元plane77；熱分析ansys教程專題知識講座第79頁菜單操作(續(xù))5、Main MenuPreprocessorMaterial Props Isotropic, 定義材料1（銅）KXX等于 383、DENS等于8889、C等于1390；熱分析ansys教程專題知識講座第80頁菜單操作(續(xù))6、Main MenuPreprocessorMaterial Props Isotropic, 定義材料2（鐵）KXX等于 70、DENS等于7837、C等于448；7、Main MenuPr

48、eprocessorMaterial Props Isotropic, 定義材料3（水）KXX等于0.61、DENS等于996、C等于4185；熱分析ansys教程專題知識講座第81頁菜單操作(續(xù))8、Main MenuPreprocessor-Modeling- Create-Areas- Retangle By Dimensions輸入X1=0, Y1=0, X2=0.6, Y2=0.5, 選擇Apply;熱分析ansys教程專題知識講座第82頁菜單操作(續(xù))輸入X1=0.15, Y1=0.225, X2= 0.225, Y2=0.27, 選擇Apply;輸入X1=0.6-0.2-0.05

49、8, Y1=0.225, X2=0.6-0.2, Y2=0.225+0.044, 選擇OK.熱分析ansys教程專題知識講座第83頁菜單操作(續(xù))9、Main MenuPreprocessor-Modeling- Operate Booleans Overlap , 選擇Pick All；10、Utility Menu: PlotctrlsNumberingAreas, on；11、Utility Menu:PlotAreas；熱分析ansys教程專題知識講座第84頁菜單操作(續(xù))12、Main MenuPreprocessor-Attributes-Define-All Areas, 選擇材

50、料1；13、Main MenuPreprocessorMeshing-Size Cntrls-Manualsize-Global-Size, 輸入單元大小0.02；14、Main MenuPreprocessorMeshing-Mesh-Areas- Mapped 3 or 4 sided , 選擇銅塊；熱分析ansys教程專題知識講座第85頁菜單操作(續(xù))15、Main MenuPreprocessor-Attributes-Define-All Areas, 選擇材料2；16、Main MenuPreprocessorMeshing-Mesh-Areas- Mapped 3 or 4 si

51、ded, 選擇鐵塊；17、Main MenuPreprocessor-Attributes-Define-All Areas, 選擇材料3；18、Main MenuPreprocessorMeshing-Size Cntrls-Manualsize-Global - Size, 輸入單元大小0.05；19、Main MenuPreprocessorMeshing-Mesh-Areas-Free, 選擇水箱；熱分析ansys教程專題知識講座第86頁菜單操作(續(xù))熱分析ansys教程專題知識講座第87頁菜單操作(續(xù))20、Utility MenuPlotArea；21、Main MenuSolution，進(jìn)入加載求解；22、Main MenuSolution-Analysis Type-New Analysis, 選擇