(完整)ANSYS傳熱分析實(shí)例匯總(2),推薦文檔

1、實(shí)例 1：某一潛水艇可以簡(jiǎn)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0.75 inch玻纖層壁厚1inch鋁層壁厚0.25 inch筒長(zhǎng)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. o F邊界條件空氣溫度70oF海水溫度44.5 oF空氣對(duì)流系數(shù)2.5BTU/hr.ft 2. oF海水對(duì)流系數(shù)80BTU/hr.ft 2. oF沿垂直于圓筒軸線作橫截面，得到一圓環(huán)，取其

2、中1 度進(jìn)行分析,如圖示。鋁 玻璃纖維不銹鋼空氣海水R15 feet以下分別列出log 文件和菜單文件。/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!不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)Kins=0.028!玻璃纖維的導(dǎo)熱系數(shù)Kal=117.4!鋁的

3、導(dǎo)熱系數(shù)Hair=2.5!空氣的對(duì)流系數(shù)Hsea=80!海水的對(duì)流系數(shù)/prep7et,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)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,allnumcmp,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,1a

4、mesh,1mat,2amesh,2mat,3amesh,3/SOLUSFL,11,CONV ,HAIR,TAIR!施加空氣對(duì)流邊界10. Main Menu: Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Area,SFL,1,CONV,HSEA,TSEA!施加海水對(duì)流邊界SOLVE/POST1PLNSOL！輸出溫度彩色云圖finish菜單操作:1.U tility Menu>File>change jobename,輸入 Steady1 ；2.U tility Menu>File>change title,輸入 Stead

5、y-state thermal analysis of submarine；3.在 命令行輸入:/units, BFT ；4. M ain Menu: Preprocessor；5. M ain Menu: Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete, 選擇 PLANE55 ；6.M ain Menu: Preprocessor>Material Prop>-Constant-Isotropic,默認(rèn)材料編號(hào)為1,在 KXX框中輸入 8.27,選擇 APPLY,輸入材料編號(hào)為 2,在 KXX 框中輸入0.028,選擇 APPLY,

6、輸入材料編號(hào)為 3,在 KXX 框中輸入 117.4；7.M ain Menu: Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas-Circle>By 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

7、；8.M ain Menu: Preprocessor>-Modeling->Operate>-Booleane->Glue>Area,選擇 PICK ALL ；9.M ain 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 APPLY, 選擇鋁層的短邊 ,在 NDIV 框中輸入 2,選擇 APPLY,選擇四個(gè)長(zhǎng)邊 ,在 NDIV 中輸入 16；選擇不銹鋼層,在

8、 MAT 框中輸入1,選擇 APPLY,選擇玻璃纖維層,在 MA T 框中輸入2,選擇 APPLY,選擇鋁層 ,在 MAT 框中輸入 3,選擇 OK ；11. Main Menu: Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Areas-Mapped>3 or 4 sided,選擇 PICK ALL ；12. Main Menu: Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Convection>Onlines, 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,選擇鋁層內(nèi)壁 ,在

9、VALI框中輸入2.5,在VAL2I框中輸入70,選擇OK ；13. Main Menu: Solution>-Solve-Current LS；14. Main Menu: General Postproc>Plot Results>-Contour Plot-Nodal Solu,選擇Temperature。對(duì)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1，單位時(shí)間單位面積上通過對(duì)流與附近空氣交換的熱量。單位為W/(m2· )。表面對(duì)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

10、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(duì)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(duì)流換熱系數(shù)較大，其散熱（或吸熱） 量也較大。對(duì)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(duì)流5 25 ，氣體強(qiáng)制對(duì)流20 100。實(shí)例 2:一鋼鑄件及其砂模的橫截面尺寸如圖所示:砂模的熱物理性能如下表所示:單位制導(dǎo)熱系數(shù) (KXX)Btu/hr.in. oF0.025密度 (DENS)lbm/in 30.254比熱 (C)Btu/lbm. oF0.28鑄鋼的熱物理性能如下表所示:單位制0oF2643o F2750oF2875oF導(dǎo)熱系數(shù)Btu/hr

11、.in. oF1.441.541.221.22焓Btu/in 30128.1163.8174.2初始條件 :鑄鋼的溫度為2875oF，砂模的溫度為80oF；砂模外邊界的對(duì)流邊界條件：對(duì)流系數(shù)0.014Btu/hr.in 2.oF，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/prep7et,1,plane55！定義單元mp,dens,1,0.254！定義砂模熱性能mp,kxx,1,0.025mp,c,1,0.28mptemp,1,0,2643,2750,2875 ！定義鑄鋼的熱性能 mpdata,kxx,2,

12、1.44,1.54,1.22,1.22 mpdata,enth,2,0,128.1,163.8,174.2mpplot,kxx,2mpplot,enth,2save！創(chuàng)建幾何模型k,1,0,0,0k,2,22,0,0k,3,10,12,0k,4,0,12,0/pnum,kp,1/pnum,line,1/pnum,area,1/Triad,ltopkplota,1,2,3,4saverectng,4,22,4,8aplotaovlap,alladele,3aplotsave！劃分網(wǎng)格esize,1amesh,5mat,2aplotamesh,4eplot/pnum,elem/number,1sa

13、ve！進(jìn)入加載求解/SOLUantype,transesel,s,mat,2！設(shè)定為瞬態(tài)分析！設(shè)定鑄鋼的初始溫度nsle,s/replotic,all,temp,2875esel,inve！設(shè)定砂模的初始溫度nsle,s/replotic,all,temp,80allselsavelplotsfl,1,CONV,0.014,80！設(shè)定砂模外邊界對(duì)流sfl,3,CONV,0.014,80sfl,4,CONV,0.014,80/psf,conv,2time,3kbc,1autots,ondeltim,0.01,0.001,0.25timint,ontintp,1！設(shè)定瞬態(tài)分析時(shí)間！設(shè)定為階越的載荷

14、！打開自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)！設(shè)定時(shí)間步長(zhǎng)！打開時(shí)間積分！將 THETA 設(shè)定為 1outres,all,all！輸入每個(gè)子步的結(jié)果solve！進(jìn)入后處理/post26/pnum,node,1/number,0eplotnsol,2,204,temp,centerplvar,2！設(shè)定鑄鋼中心點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變量！繪制溫度時(shí)間曲線savefinish菜單操作 :1. Utility Menu>File>Change Title,輸入 Casting Solidification;2. 定義單元類型 :Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add

15、/Edit/Delete, Add, Quad 4node 55；3. 定義砂模熱性能 :Main Menu>Preprocessor>Material Props>Isotropic, 默認(rèn)材料編號(hào) 1, 在Density(DENS) 框中輸入0.054, 在 Thermal conductivity (KXX)框中輸入0.025, 在 Specificheat(C)框中輸入0.28;4. 定義鑄鋼熱性能溫度表 :Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Temp Dependent->Temp Table, 輸入

16、 T1=0,T2=2643, T3=2750, T4=2875;5. 定義鑄鋼熱性能 :Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Temp Dependent ->Prop Table,選擇 Th Conductivity, 選擇 KXX, 輸入材料編號(hào) 2,輸入 C1=1.44, C2=1.54, C3=1.22, C4=1.22, 選擇 Apply, 選擇 Enthalpy,輸入 C1=0, C2=128.1, C3=163.8, C4=174.2;6. 創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn) :Main Menu>Preprocessor>-M

17、odeling->Create>Keypoints>In 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.創(chuàng) 建 幾 何 模 型 :MainMenu>Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas->Arbitrary>ThroughKPs,順序選取關(guān)鍵點(diǎn) 1,2,3,4;8.Main Menu>Preprocessor>-Modeling-&

18、gt;Create>-Areas->Rectangle>ByDimension,輸 入X1=4,X2=22,Y1=4,Y2=8;9.進(jìn)行布爾操作:MainMenu>Preprocessor>-Modeling->Operate>-Booleans->Overlap>Area,Pick all；10. 刪除多余面 :Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Delete>Area and Below,311. 保存數(shù)據(jù)庫 :在 Ansys Toolbar 中選取 SAVE_DB;12. 定 義

19、 單 元 大 小 :MainMenu>Preprocessor>-Meshing->SizeCntrls>-Global->Size,在Element edge length 框中輸入1;13. 對(duì)砂模劃分網(wǎng)格 :Main Menu>Preprocessor>-Meshing->Mesh>-Areas->Free, 選擇砂模 ;14. 對(duì) 鑄 鋼 劃 分 網(wǎng) 格 :MainMenu>Preprocessor>-Attributes->Define>DefaultAttribs,在Material number

20、菜單中選擇2;15. Main Menu>Preprocessor>-Meshing->Mesh>-Areas->Free, 選擇鑄鋼 ;16.定義分析類型 :Main Menu>Solution>-Analysis Type->New Analysis,選擇 Transient;17.選擇鑄鋼上的節(jié)點(diǎn) :Utility Menu>Select>Entities, 選擇 element,mat,輸入 2,選擇 Apply, 選擇node, attached to element,選擇 OK;18. 定義鑄鋼的初始溫度 :Main Me

21、nu>Solution>-Loads- >Apply>Initial Condit n>Define,選擇19. 選擇砂模上的節(jié)點(diǎn) :Utility Menu>Select>Entities,Nodes, inverse20. 定義砂模的初始溫度 :Main Menu>Solution>-Loads- >Apply>Initial Condit n>Define,選擇Pick all, 選擇 temp, 輸入 80, OK;21. Utility Menu>Select>Everything ；22. Utility Menu