ansys_熱分析_瞬態(tài)_穩(wěn)態(tài)

1、2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-1,ansys 熱 分 析,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(chǔ)知識 一、符號與單位 二、傳熱學經(jīng)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

2、分析誤差估計,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich

3、gao (011001,them-4,第一章熱 分 析 簡 介,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-5,在完成本章學習后，我們應(yīng)該對熱分析的基本概念有所了解，并了解它的基本分類,module objective,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,lesson objectives,目標,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (01100

4、1,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(shù)，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(yīng)用中扮演重要角色，如內(nèi)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 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-7,ansys的熱分析,p-2. ansys的熱分析 在ansys/multiphysics、ansys/mechanical、ansys/thermal、ansy

5、s/flotran、ansys/ed五種產(chǎn)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(dǎo)出其它熱物理參數(shù)。 ansys熱分析包括熱傳導(dǎo)、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(nèi)熱源、接觸熱阻等問題,objective,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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,guid

6、elines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-9,耦合分析,p-4.與熱有關(guān)的耦合分析 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,objective,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-10,第二章基 礎(chǔ) 知 識,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich g

7、ao (011001,them-11,本章學習，我們簡單介紹熱分析的基礎(chǔ)知識，以助于大家對以后的熱分析有個大體概念,module objective,第一講、符號與單位 第二講、傳熱學經(jīng)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,lesson objectives,目標,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(nèi)能與體系的體積和外界

8、施加于體系的壓強的乘積之和,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-13,第二講、傳熱學經(jīng)典理論回顧,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-14,第三講、熱傳遞的方式,1、熱傳導(dǎo) 熱傳導(dǎo)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(nèi)能的交換。熱傳導(dǎo)遵循付里葉定律：qn=-k*(dt/dx)，式中qn為熱流密度（w/m2），k為導(dǎo)熱系數(shù)（w/m-），

9、“-”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(shù)（或稱膜傳熱系數(shù)、給熱系數(shù)、膜系數(shù)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 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(zhuǎn)變?yōu)闊岬臒崃拷粨Q過

10、程。物體溫度越高，單位時間輻射的熱量越多。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)。實質(zhì)上，在真空中的熱輻射效率最高。 在工程中通常考慮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(shù)，約為5.6710-8w/m2.k4，a1為輻射面1的面積，f12為由輻射面1到輻射面2的形狀系數(shù)，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

11、 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(chǎn)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(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(shù)、材料熱性能參數(shù)以及所施加的邊界條件，生成k 、 t以及q,guideline

12、s,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(nèi)能隨時間都有明顯變化。根據(jù)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(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)能的增加; t為節(jié)點溫度向量； 為溫度對時間的導(dǎo)數(shù); q為節(jié)點熱流率向量，包含熱生成,guidelines,2001年10月1日 2021/3

13、/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-18,第六講、線性與非線性,如果有下列情況產(chǎn)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 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-19,第七講、邊界條件、初始條件,ansys熱分析的邊界

14、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 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-20,第八講、熱分析誤差估計,僅用于評估由于網(wǎng)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(yīng)網(wǎng)格劃分可以對誤差進行控制,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 x

15、jtu mssv by: haich gao (011001,them-21,第三章穩(wěn)態(tài)傳熱分析,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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,module objective,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,lesson objectives,目標,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xj

16、tu mssv by: haich gao (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(shù),definition,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(dǎo)

17、單元 link33三維二節(jié)點熱傳導(dǎo)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(guān)單元的詳細解釋，請參閱ansys element reference guide,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by

18、: haich gao (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(jié)果,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(shè)定單元選項； 、定義單元實常數(shù)； 、定義材料熱性能參數(shù)，對于穩(wěn)態(tài)傳熱，一般只需定義導(dǎo)熱系數(shù)，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(wǎng)格，

19、請參閱ansys modeling and meshing guide,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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, new gui: main menusolution-analysis type-new analysissteady-state 如果繼續(xù)上一次分析，比如增加邊界條件等： command: antype, static, rest

20、gui: main menusolutionanalysis type-restart,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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。 command family:d gui：main menusolution-loads-apply-thermal-temperature,guidelines,2001年10月1日 2021/

21、3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(dǎo)熱系數(shù)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(jié)果會更精確些。 command f

22、amily: f gui：main menusolution-loads-apply-thermal-heat flow,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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。 command family: sf gui：main menusolution-loads-apply-therma

23、l-convection,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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flotran cfd計算得到時，可以在模型相應(yīng)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。 command family: f gui：main menusolution-

24、loads-apply-thermal-heat flux,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(yīng)生熱或電流生熱。它的單位是單位體積的熱流率。 command family: bf gui：main menusolution-loads-apply-thermal-heat generat,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程

25、版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(shè)置載荷步和載荷子步的 方法。 command: time gui: main menusolution -load step opts- time/frequenc time-time step/ time and substps,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5

26、.5 xjtu mssv by: haich gao (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(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: nsubst gui: main menusolution-load step opts- time/frequenc time and substps command: deltim gui: main menusolution-load step opts- time/frequenc time-time step,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本

27、5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(nèi)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: kbc gui: main menusolution-load step opts-time/frequenctime-time step/time and substps,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv b

28、y: haich gao (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(shù)：本選項設(shè)置每一子步允許的最多的迭代次數(shù)。默認值為25，對大數(shù)熱分析問題足夠。 command: neqit gui: main menusolution-load step opts-nolinearequilibrium iter,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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

29、問題，可以自動設(shè)定子步間載荷的增長，保證求解的穩(wěn)定性和準確性。 command: autots gui: main menusolution-load step opts-time/frequenctime-time step/time and substps,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(jù)溫度、熱流率等檢驗熱分析的收斂性。 command: cnvtol gui: main menusolution-

30、load step opts-nolinearconvergence crit,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-39,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,求解結(jié)束選項：如果在規(guī)定的迭代次數(shù)內(nèi)，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: ncnv gui: main menusolution-load step opts-nolinearcriteria to stop,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6

31、,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-40,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,線性搜索：設(shè)置本選項可使ansys用newton-raphson方法進行線性搜索。 command: lnsrch gui: main menusolution-load step opts-nolinearline search,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-41,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計算,預(yù)測矯正：本

32、選項可激活每一子步第一次迭代對自由度求解的預(yù)測矯正。 command: pred gui: main menusolution-load step opts-nolinearpredictor,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(jié)果數(shù)據(jù)輸出到*.out 文件中。 command: outpr gui: main menusolution-load step opts

33、-output ctrlssolu printout,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(jié)果文件：控制*.rth的內(nèi)容。 command: outres gui: main menusolution-load step opts-output ctrlsdb/results file,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by

34、: haich gao (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: nropt gui: main menu solution analysis options,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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： frontal solver(默認） jacobi conjugate gradien

35、t(jcg) solver jcg out-of-memory solver incomplete cholesky conjugate gradient(iccg) solver pre-conditioned conjugate gradient solver(pcg) iterative(automatic solver selection option) command: eqslv gui: main menusolutionanalysis options 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

36、分析； 相變分析 需要restart an analysis,guidelines,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(yīng)設(shè)定為273；如果使用的是華氏度，則為460。 command: toffst gui: main menu solution analysis options,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版

37、本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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: solve gui: main menusolutioncurrent ls,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-48,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理,ansys將熱分析的結(jié)果寫入*.rth文件中，它包含如下數(shù)據(jù)： 基本數(shù)據(jù)： 節(jié)點溫度 導(dǎo)出數(shù)據(jù)： 節(jié)點及單元的熱流密度 節(jié)點及單元的熱梯度 單元

38、熱流率 節(jié)點的反作用熱流率 其它,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(guān)于后處理的完整描述，可參閱ansys basic analysis procedures guide。 進入post1后，讀入載荷步和子步： command: set gui: main menugeneral postproc-read results-by load step,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教

39、程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(jié)果： 彩色云圖顯示 command: plnsol, plesol, pletab等 gui: main menugeneral postproc plot resultsnodal solu, element solu, elem table,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-51,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理,矢量圖顯示 comman

40、d: plvect gui: main menugeneral postprocplot resultspre-defined or userdefined,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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: main menugeneral postproclist resultsnodal solu, element solu, reaction solu 詳細過程請參閱ansy

41、s basic analysis procedures guide,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(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(dǎo)熱系數(shù)：不銹鋼8.27btu/hr.ft.of 玻纖0.028

42、btu/hr.ft.of 鋁117.4btu/hr.ft.of,exercise,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(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1度進行分析,如圖示,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao

43、(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。 /filename, steady1 /title, steady-state thermal analysis of submarine /units, bft ro=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!不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù) (btu/hr.ft.of) kins=0.028!玻璃纖維

44、的導(dǎo)熱系數(shù) (btu/hr.ft.of,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-56,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,kal=117.4!鋁的導(dǎo)熱系數(shù)(btu/hr.ft.of) hair=2.5!空氣的對流系數(shù)(btu/hr.ft2.of) hsea=80!海水的對流系數(shù)(btu/hr.ft2.of) /prep7 et,1,plane55!定義二維熱單元 mp,kxx,1,kss!設(shè)定不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù) mp,kxx,2,kins!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)

45、 pcirc,ro,rss,-0.5,0.5!創(chuàng)建幾何模型 pcirc,rss,rins,-0.5,0.5 pcirc,rins,ral,-0.5,0.5 aglue,all,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-57,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,numcmp,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 mat,2 amesh,2 mat,3 ames

46、h,3,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-58,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,solu sfl,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 /post1 plnsol！輸出溫度彩色云圖 finish,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-59,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,菜單操作: 1.utility menu

47、filechange 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,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-60,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,菜單操作: 5.main menu: preprocessor element type add/edit/del

48、ete ,選擇plane55； 6.main menu: preprocessor material prop -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 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-61,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,菜單操作: 7.main menu: preprocessor-modeling-create-are

49、as-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),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 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-62,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,菜單操作: 8.main menu: preprocess

50、or-modeling-operate-booleane-gluearea,選擇pick all,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-63,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,菜單操作: 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,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (01

51、1001,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 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-65,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,10.main menu: preprocessor-attributes-definepicked 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

52、,在mat框中輸入3,選擇ok,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-66,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,11.main menu: preprocessor-meshing-mesh-areas-mapped3 or 4 sided,選擇pick all,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-67,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,12.main menu: solution-loads-apply

53、-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,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-68,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,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,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-69,練習：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,13.main menu: so

54、lution-solve-current ls； 14.main menu: general postprocplot results-contour plot-nodal solu,選擇temperature,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-70,ansys verification manual中關(guān)于穩(wěn)態(tài)熱分析的實例,vm58centerline temperature of a heat generating wire vm92insulted wall temperatu

55、re vm93temperature dependent conductivity vm94heat generating plate vm95heat transfer from a cooling spine vm96temperature distribution in a short solid cylinder vm97temperature distribution along a straight fin vm98temperature distribution along a tapered fin vm99temperature distribution in a trape

56、zoidal fin vm100heat conductivity across a chimney section,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-71,穩(wěn)態(tài)熱分析的實例,vm101temperature distribution in a short solid cylinder vm102cylinder with temperature dependent conductivity vm103thin plate with a central heat source vm

57、105heat generation coil with temperature dependent conductivity vm108temperature gradient across a solid cylinder vm118centerline temperature of a heat generating wire vm160solid cylinder with harmonic temperature load vm161heat flow from a insulated pipe vm162cooling of a circular fin of rectangula

58、r profile vm193adaptive analysis of two-dimensional heat transfer with convection,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (011001,them-72,第四章瞬態(tài)傳熱分析,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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,module

59、objective,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,lesson objectives,目標,2001年10月1日 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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(shù)。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(yīng)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

60、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 2021/3/6,ansys培訓教程 版本 5.5 xjtu mssv by: haich gao (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ansys element reference guide。 要了解每個命令的詳細功能，請參閱ansys comman