ANSYS流體與熱分析第15章耦合場(chǎng)分析典型工程實(shí)例

1、第15章 耦合場(chǎng)分析典型工程實(shí)例本章重點(diǎn)通過實(shí)例講解介紹ANSYS耦合分析在工程上的一些典型應(yīng)用。章要要點(diǎn)& 如何解決熱-結(jié)構(gòu)耦合問題& 耦合場(chǎng)分析典型工程實(shí)例本章案例 & 包含焊縫的金屬板熱膨脹分析& 現(xiàn)代辦公樓層內(nèi)空調(diào)布局對(duì)室內(nèi)溫度分布的影響研究15.1工程實(shí)例一包含焊縫的金屬板熱膨脹分析該工程實(shí)例問題說明及分析如下：某一平板由鋼板和鐵板焊接而成，焊接材料為銅，平板尺寸為1×1×0.2，橫截面結(jié)構(gòu)如圖15-1所示。平板的初始溫度為800，將平板放置于空氣中進(jìn)行冷卻，周圍空氣溫度為30，對(duì)流系數(shù)為110W/（m2）。求10分鐘后平板內(nèi)部的溫

2、度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分布（材料參數(shù)見表15-1）。圖15-1 平板橫截面結(jié)構(gòu)示意圖表15-1 材料性能參數(shù)溫度彈性模量Gpa屈服強(qiáng)度Gpa切變模量Gpa導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·)線膨脹系數(shù)-1比熱容J/（kg·）密度kg/m3泊松比鋼302061.420.666.61.06E-0546078000.32001921.3319.84001751.1518.36001530.9215.68001250.6811.2銅301030.910.33831.75E-0539089000.3200990.850.98400900.750.89600790.620.75800580.450.52鐵301

3、181.041.1846.55.87E-0645070000.3200930.910.86400930.910.86600750.760.69800520.560.51該問題屬于瞬態(tài)熱應(yīng)力問題，選擇整體平板建立幾何模型，選取SOLID5熱-結(jié)構(gòu)耦合單元進(jìn)行求解。附帶光盤“Ch15實(shí)例151_start” 附帶光盤“Ch15實(shí)例151_end”附帶光盤“AVICh15151.avi”1、定義工作文件名選擇Utility Menu>File>Change Jobname命令，彈出Change Jobname對(duì)話框，在Enter new jobname后面的文本框中輸入EXERCISE1

4、5-1，選中New log and error files復(fù)選框?yàn)閅es，單擊OK按鈕。2、定義工作標(biāo)題選擇Utility Menu>File>Change Title命令，彈出如圖15-6所示的Change Title對(duì)話框，在Enter new title后面的文本框中輸入thermal stresses in sections including welding seam，單擊OK按鈕。3、定義單元類型1、選擇Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，彈出Element Types對(duì)話框。單擊

5、Add按鈕，在彈出的Library of Element Types對(duì)話框中，在左面的列表欄中選擇Coupled Field、Vector Quad13選項(xiàng)，在Element type reference number輸入“1”。如圖15-2所示。圖15-2 單元類型選擇對(duì)話框2、單擊OK按鈕，關(guān)閉 Library of Element Types對(duì)話框。在Element Types對(duì)話框中點(diǎn)擊Option按鈕，出現(xiàn)PLANE13 element type options對(duì)話框。在Element degrees of freedom K1選項(xiàng)中選擇UX UY TEMP AZ選項(xiàng)，如圖13-3所

6、示。單擊OK按鈕，關(guān)閉PLANE55 element type options對(duì)話框。點(diǎn)擊Close按鈕，關(guān)閉Element Type對(duì)話框。圖15-3 單元分析選項(xiàng)對(duì)話框4、定義材料性能參數(shù)1、選擇Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Models,彈出Define Material Models Behavior對(duì)話框，默認(rèn)材料編號(hào)1，點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Thermal>Conductivity> Isotropic,在彈出的對(duì)話框的熱導(dǎo)率KXX中輸入導(dǎo)熱系數(shù)66.6，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右

7、側(cè)的Structure>Thermal>Expansion>Secant Coefficient> Isotropic，在彈出的對(duì)話框中輸入線膨脹系數(shù)1.06e-5，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Structure>Density選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中輸入密度7800，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Structure>Thermal>Specific Heat選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中輸入比熱460，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Structure>Linear>Elastic>Isotropic選項(xiàng)，

8、在彈出的對(duì)話框中單擊Add Temperature按鈕4次，參照?qǐng)D15-4進(jìn)行設(shè)置，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Structure> Nonlinear>Inelastic>Rate Independent>Kinematic Hardening Plasticity>Mises Plasticity>Bilinear選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中單擊Add Temperature按鈕4次，參照?qǐng)D15-5進(jìn)行設(shè)置，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。圖15-3 輸入鋼的彈性模量和泊松比的對(duì)話框圖15-4 輸入鋼的屈服強(qiáng)度和切變模量的對(duì)話框2、在Define Ma

9、terial Models Behavior對(duì)話框中選擇Material>New Model命令，在Define Material ID文本框中輸入2，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Thermal>Conductivity> Isotropic,在彈出的對(duì)話框的熱導(dǎo)率KXX中輸入導(dǎo)熱系數(shù)383，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Structure>Thermal>Expansion>Secant Coefficient> Isotropic，在彈出的對(duì)話框中輸入線膨脹系數(shù)1.75e-5，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的St

10、ructure>Density選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中輸入密度8900，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Structure>Thermal>Specific Heat選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中輸入比熱390，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Structure>Linear>Elastic>Isotropic選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中單擊Add Temperature按鈕4次，參照?qǐng)D15-5進(jìn)行設(shè)置，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Structure>Nonlinear>Inelastic>Rate Independent

11、>Kinematic Hardening Plasticity>Mises Plasticity>Bilinear選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中單擊Add Temperature按鈕4次，參照?qǐng)D15-6進(jìn)行設(shè)置，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。圖15-5 輸入銅的彈性模量和泊松比的對(duì)話框圖15-6 輸入銅的屈服強(qiáng)度和切變模量的對(duì)話框3、在Define Material Models Behavior對(duì)話框中選擇Material>New Model命令，在Define Material ID文本框中輸入3，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Thermal>Conducti

12、vity> Isotropic,在彈出的對(duì)話框的熱導(dǎo)率KXX中輸入導(dǎo)熱系數(shù)46.5，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Structure>Thermal>Expansion>Secant Coefficient> Isotropic，在彈出的對(duì)話框中輸入線膨脹系數(shù)5.87e-6，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Structure>Density選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中輸入密度7000，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Structure>Thermal>Specific Heat選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中輸入比熱450，單擊O

13、K按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Structure>Linear>Elastic>Isotropic選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中單擊Add Temperature按鈕4次，參照?qǐng)D15-7進(jìn)行設(shè)置，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右側(cè)的Structure>Nonlinear>Inelastic>Rate Independent>Kinematic Hardening Plasticity>Mises Plasticity>Bilinear選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中單擊Add Temperature按鈕4次，參照?qǐng)D15-8進(jìn)行設(shè)置，單擊OK按鈕關(guān)

14、閉該對(duì)話框。圖15-7 輸入鐵的彈性模量和泊松比的對(duì)話框圖15-8 輸入鐵的屈服強(qiáng)度和切變模量的對(duì)話框5、創(chuàng)建幾何模型1、選擇Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS命令，彈出Create Keypoints in Active Coordinator System對(duì)話框，如圖15-9所示，在NPT Keypoint number文本框中輸入1，在X，Y，Z Location in active CS文本框中依次輸入0、0、0；點(diǎn)擊Apply按鈕，在NPT Keypoint numb

15、er文本框中輸入2，在X，Y，Z Location in active CS文本框中依次輸入0.5、0、0；點(diǎn)擊Apply按鈕，在NPT Keypoint number文本框中輸入3，在X，Y，Z Location in active CS文本框中依次輸入1、0、0；點(diǎn)擊Apply按鈕，在NPT Keypoint number文本框中輸入4，在X，Y，Z Location in active CS文本框中依次輸入0、0.2、0；點(diǎn)擊Apply按鈕，在NPT Keypoint number文本框中輸入5，在X，Y，Z Location in active CS文本框中依次輸入0.4、0.2、0；

16、點(diǎn)擊Apply按鈕，在NPT Keypoint number文本框中輸入6，在X，Y，Z Location in active CS文本框中依次輸入0.6、0.2、0；點(diǎn)擊Apply按鈕，在NPT Keypoint number文本框中輸入7，在X，Y，Z Location in active CS文本框中依次輸入1、0.2、0；單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。圖15-9 創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)話框2、選擇Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>Through KPs命令，出現(xiàn)Create Area th

17、ru菜單，在文本框中輸入1，2，5，4，單擊Apply按鈕，在文本框中輸入2，3，7，6，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。3、選擇Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global Cylinder命令，將當(dāng)前激活坐標(biāo)系轉(zhuǎn)變?yōu)橹鴺?biāo)系。4、選擇Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>In Active Coord命令，出現(xiàn)Lines in Active菜單，在文本框中輸入6，5，單擊OK按鈕關(guān)閉該菜單。5、選擇Utility Menu&g

18、t;PlotCtrls>Numbering，彈出Plot Numbering Controls對(duì)話框，在LINE Line numbers和AREA Area numbers 后選擇on，單擊OK按鈕關(guān)閉該菜單。6、選擇Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas> Arbitrary>By Lines命令，出現(xiàn)Create Areas By L菜單，在文本框中輸入2，8，9，單擊OK按鈕關(guān)閉該菜單。7、選擇Utility Menu>Plot>Area命令，ANSYS顯示窗口顯示所生成的平面幾何模

19、型，如圖15-10所示。圖15-10 生成的平面幾何模型結(jié)果顯示6、劃分單元1、選擇Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Global>Size命令,出現(xiàn)Global Element Size 對(duì)話框，在SIZE Element edge length文本框中輸入0.05，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。2、選擇Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Mapped>3or4 sided命令，出現(xiàn)Mesh Areas菜

20、單，在文本框中輸入1，2，3，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。3、選擇Utility Menu>Plot> Element命令，ANSYS顯示窗口顯示網(wǎng)格劃分的結(jié)果，如圖15-11所示。15-11 圖生成的平面幾何模型結(jié)果顯示4、選擇Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Global>Size命令,出現(xiàn)Global Element Size 對(duì)話框，在NDIV No.of Element division文本框中輸入10，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。5、選擇Main Menu>P

21、reprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Global>Size命令,出現(xiàn)Global Element Size 對(duì)話框，在NDIV No.of Element division文本框中輸入10，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。6、選擇Main Menu>Preprocessor>Modeling>Extrude>Elem Ext Opts命令，出現(xiàn)Element Extrusion Options對(duì)話框，在TYPE Element type number下拉列表框中選擇2 SOLID5，在MAT Ch

22、ange default MAT下拉列表框中選擇1，如圖15-12所示，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。7、選擇Main Menu>Preprocessor>Modeling>Extrude>Areas>Along Normal命令，出現(xiàn)Extrude Area by菜單，在文本框中輸入1，如圖15-13所示，單擊OK按鈕，彈出Extrude Area along Normal對(duì)話框，在NAREA Area to be extrude文本框中輸入1，在DIST Length of extrusion文本框中輸入1，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。 圖15-12 單元拖拉屬性對(duì)

23、話框 圖15-13 沿法向拖拉面拾取菜單8、選擇Main Menu>Preprocessor>Modeling>Extrude>Elem Ext Opts命令，出現(xiàn)Element Extrusion Options對(duì)話框，在TYPE Element type number下拉列表框中選擇2 SOLID5，在MAT Change default MAT下拉列表框中選擇3，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。9、選擇Main Menu>Preprocessor>Modeling>Extrude>Areas>Along Normal命令，出現(xiàn)Extrude

24、 Area by菜單，在文本框中輸入2，單擊OK按鈕，彈出Extrude Area along Normal對(duì)話框，在NAREA Area to be extrude文本框中輸入2，在DIST Length of extrusion文本框中輸入1，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。10、選擇Main Menu>Preprocessor>Modeling>Extrude>Elem Ext Opts命令，出現(xiàn)Element Extrusion Options對(duì)話框，在TYPE Element type number下拉列表框中選擇2 SOLID5，在MAT Change defau

25、lt MAT下拉列表框中選擇2，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。11、選擇Main Menu>Preprocessor>Modeling>Extrude>Areas>Along Normal命令，出現(xiàn)Extrude Area by菜單，在文本框中輸入3，單擊OK按鈕，彈出Extrude Area along Normal對(duì)話框，在NAREA Area to be extrude文本框中輸入3，在DIST Length of extrusion文本框中輸入-1，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。12、選擇Utility Menu>PlotCtrls>View Sett

26、ings>Viewing Direction命令，出現(xiàn)Viewing Direction對(duì)話框，在XV，YV，ZV Coords of view point文本框中依次輸入1、1、1，如圖15-14所示，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。圖15-14 視圖顯示方向設(shè)置對(duì)話框13、選擇Utility Menu>Plot> Element命令，ANSYS顯示窗口顯示面拖拉后的結(jié)果，如圖15-15所示。圖15-15 拖拉面生成體結(jié)果顯示14、選擇Main Menu>Preprocessor>Meshing>Clear>Areas命令，出現(xiàn)Clear Areas菜單，

27、在文本框中輸入1，2，3，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。15、選擇Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items命令，出現(xiàn)Merge Coincident or Equivalently Defined Items對(duì)話框，在Label Item to be Merge下拉列表框中選擇All選項(xiàng)，如圖15-16所示，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。圖15-16 合并實(shí)體對(duì)話框16、選擇Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Compress Number命令，出現(xiàn)Compress

28、 Number對(duì)話框，在Label Item to be compressed下拉列表框中選擇All選項(xiàng)，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。17、選擇Utility Menu>Select>Everything命令。18、選擇Utility Menu>File>Save as命令，出現(xiàn)Save Datebase對(duì)話框，在Save Datebase to文本框中輸入exercise15-11.db，保存上述操作過程，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。7、加載求解1、選擇Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis，出現(xiàn)New

29、 Analysis對(duì)話框。選擇分析類型為Transient，單擊OK按鈕，出現(xiàn)Transient Analysis對(duì)話框，采用其默認(rèn)設(shè)置，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。2、選擇Main Menu>Solution>Load Step Opts>Time/Frequenc> Time Integration>Amplitude Decay命令，出現(xiàn)Time Integration Controls對(duì)話框，參照?qǐng)D15-17對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。圖15-17 時(shí)間積分控制對(duì)話框3、選擇Main Menu>Solution>Analysis Ty

30、pe>Soln Control命令，出現(xiàn)Solution Control對(duì)話框，選擇Basic選項(xiàng)卡，參照?qǐng)D15-18對(duì)其進(jìn)行設(shè)置；選擇Transient選項(xiàng)卡，參照?qǐng)D15-19對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。圖15-18 求解控制基本選項(xiàng)設(shè)置對(duì)話框 圖15-19 求解控制瞬態(tài)選項(xiàng)設(shè)置對(duì)話框4、選擇Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structure>Temperature>Uniform Temp命令，出現(xiàn)Uniform Temperature對(duì)話框，在TUNIF Uniform temperatur

31、e文本框中輸入800，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。5、選擇Utility Menu>Select>Entities,出現(xiàn)Select Entities對(duì)話框，在第一個(gè)下拉列表框中選擇Areas選項(xiàng)，在第二個(gè)下拉列表框中選擇 By Num/Pick，在第三個(gè)選項(xiàng)組中選中Unselect單選按鈕，單擊OK按鈕，出現(xiàn)Unselect areas菜單，在文本框中輸入6，13，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。6、選擇Utility Menu>Select>Entities,出現(xiàn)Select Entities對(duì)話框，在第一個(gè)下拉列表框中選擇Nodes選項(xiàng)，在第二個(gè)下拉列表框中選擇 Atta

32、ched to，在第三個(gè)選項(xiàng)組中選中Areas，all單選按鈕，在第四個(gè)選項(xiàng)組中選中From Full單選按鈕，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。7、選擇Main Menu>Solution>Define Loads>Apply> Thermal>Convection>On nodes命令，出現(xiàn)Apply CONV on nodes菜單，點(diǎn)擊Pick All按鈕，出現(xiàn)Apply CONV on nodes對(duì)話框，在VALI Film coefficient文本框中輸入110，在VAL2I Bulk temperature文本框中輸入30，如圖15-20所示，單擊OK

33、按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。圖15-20 求解控制基本選項(xiàng)設(shè)置對(duì)話框8、選擇Utility Menu>file>Save as命令,彈出Save Dtabase對(duì)話框,在Save Dtabase to文本框中輸入151_start.db, 保存上述操作過程，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。9、選擇Utility Menu>Select>Everything，。選擇Main Menu>Solution>Solve>Current LS，出現(xiàn)Solve Current Load Step對(duì)話框，同時(shí)出現(xiàn)/STAT Command窗口，仔細(xì)閱讀/STAT Command窗口

34、中的內(nèi)容，然后點(diǎn)擊Close按鈕，關(guān)閉/STAT Command窗口。點(diǎn)擊Solve Current Load Step對(duì)話框中的OK按鈕，ANSYS開始求解計(jì)算。求解結(jié)束后，ANSYS顯示窗口出現(xiàn)Note提示框，單擊Close 10、選擇Utility Menu>file>Save as命令,彈出Save Dtabase對(duì)話框,在Save Dtabase to文本框中輸入151_end.db, 保存求解結(jié)果，單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。8、后處理1、選擇Main Menu>General Postproc>Read Results>Last Set，讀最后一個(gè)子步

35、的分析結(jié)果，選擇Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，出現(xiàn)Contour Nodal Solution Date對(duì)話框。選擇Contour Solution>DOF Solution>Nodal Temperature，點(diǎn)擊OK按鈕，則ANSYS窗口顯示出如圖13-21溫度場(chǎng)分布云圖。15-21 溫度場(chǎng)分布云圖2、選擇Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，出

36、現(xiàn)Contour Nodal Solution Date對(duì)話框。選擇Contour Solution>DOF Solution>X-Component of displacement，點(diǎn)擊OK按鈕，則ANSYS窗口顯示出如圖13-22 X方向位移場(chǎng)分布云圖。圖13-22 X方向位移場(chǎng)分布云圖3、選擇Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，出現(xiàn)Contour Nodal Solution Date對(duì)話框。選擇Contour Solution>DOF Solution&

37、gt;Y-Component of displacement，點(diǎn)擊OK按鈕，則ANSYS窗口顯示出如圖13-23Y方向位移場(chǎng)分布云圖。圖13-23 Y方向位移場(chǎng)分布云圖4、選擇Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，出現(xiàn)Contour Nodal Solution Date對(duì)話框。選擇Contour Solution>DOF Solution>Z-Component of displacement，點(diǎn)擊OK按鈕，則ANSYS窗口顯示出如圖13-24Z方向位移場(chǎng)分布云圖。圖

38、13-24 Z方向位移場(chǎng)分布云圖5、選擇Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，出現(xiàn)Contour Nodal Solution Date對(duì)話框。選擇Contour Solution>Stress>X-Component of stress，單擊OK按鈕，則ANSYS窗口顯示出如圖13-25X向應(yīng)力場(chǎng)分布云圖。圖13-25 X向應(yīng)力場(chǎng)分布云圖6、選擇Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot&

39、gt;Nodal Solu，出現(xiàn)Contour Nodal Solution Date對(duì)話框。選擇Contour Solution>Stress>X-Component of stress，單擊OK按鈕，則ANSYS窗口顯示出如圖13-26Y向應(yīng)力場(chǎng)分布云圖。圖13-26 Y向應(yīng)力場(chǎng)分布云圖7、選擇Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，出現(xiàn)Contour Nodal Solution Date對(duì)話框。選擇Contour Solution>Stress>Z-C

40、omponent of stress，單擊OK按鈕，則ANSYS窗口顯示出如圖13-27Z向應(yīng)力場(chǎng)分布云圖。圖13-27 Z向應(yīng)力場(chǎng)分布云圖8、選擇Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，出現(xiàn)Contour Nodal Solution Date對(duì)話框。在Contour Nodal Solution Date對(duì)話框中選擇Contour Solution>Stress>von Mises stress，單擊OK按鈕，則ANSYS窗口顯示出如圖13-28等效應(yīng)力場(chǎng)分布云圖。圖

41、13-28等效應(yīng)力場(chǎng)分布云圖15.2 工程實(shí)例二現(xiàn)代辦公樓層內(nèi)空調(diào)布局對(duì)室內(nèi)溫度分布的影響研究現(xiàn)代家庭中都安裝了空調(diào)，通過它來控制室內(nèi)的溫度，在炎熱的夏天都愿意在空調(diào)附近來祛暑，而不是遠(yuǎn)離它，這是因?yàn)榫嚯x空調(diào)不同距離處的溫度是不一樣的，而溫度具體是如何分布的去不是很清楚，下面將通過ANSYS/FLOTRAN軟件來模擬溫度場(chǎng)，從而了解空調(diào)周圍的溫度分布情況。一個(gè)辦公樓層的布局如圖15-1所示，從中可以看出各個(gè)房間的相對(duì)位置和空調(diào)的布局。加入考察房間2的溫度分布情況，首先要通過ANSYS/FLOTRAN軟件建立這個(gè)房間的幾何形狀，然后給出合理的邊界條件，最后才可以來解決這個(gè)問題。圖15-1 空調(diào)的

42、室內(nèi)安裝的平面圖圖15-2 房間2的溫度計(jì)算區(qū)域圖15-2中給出了上述問題所在的幾何區(qū)域，它包含了墻壁和空間。圖15-3給出了計(jì)算區(qū)域的幾何尺寸，單位為m。圖15-3 簡(jiǎn)化后的模型的幾何尺寸附帶光盤“Ch15實(shí)例152_start” 附帶光盤“Ch15實(shí)例152_end”附帶光盤“AVICh15152.avi”1、設(shè)置分析選項(xiàng)選擇Main Menu>Preference命令，彈出如圖15-4所示的Preferences for GUI Filtering對(duì)話框，在Individual discipline(s) to show in the GUI欄中選中FLOTRAN CFD選項(xiàng)，單擊

43、OK按鈕。圖15-4設(shè)置分析選項(xiàng)對(duì)話框2、定義工作文件名選擇Utility Menu>File>Change Jobname命令，彈出如圖15-5所示的Change Jobname對(duì)話框，在Enter new jobname后面的文本框中輸入air-condition，選中New log and error files復(fù)選框?yàn)閅es，單擊OK按鈕。圖15-5設(shè)置工作文件名對(duì)話框3、定義工作標(biāo)題選擇Utility Menu>File>Change Title命令，彈出如圖15-6所示的Change Title對(duì)話框，在Enter new title后面的文本框中輸入 CF

44、D analysis of air-condition，單擊OK按鈕。圖15-6設(shè)置工作標(biāo)題對(duì)話框4、定義單元類型選擇Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，彈出Element Types對(duì)話框。單擊Add按鈕，彈出如圖15-7所示的Library of Element Types對(duì)話框，在左面的列表欄中選擇FLOTRAN CFD，在右面的列表欄中選擇2D FLOTRAN 141，單擊OK按鈕，再單擊Close按鈕，完成單元類型的設(shè)置。圖15-7設(shè)置單元類型對(duì)話框5、生成分析區(qū)域的幾何面1、點(diǎn)擊Main Me

45、nu>Preprocessor>-Modeling>Create>Keypoints>In Active CS菜單命令，彈出如圖15-8所示的Create Keypoints in Active Coordinate System對(duì)話框，在X，Y，Z Location in active CS輸入欄中輸入0，0.5，點(diǎn)擊Apply按鈕，又彈出圖15-9所示的對(duì)話框，相同的操作輸入點(diǎn)（0，2.5）、（0.25，0）、（0.25，0.5）、（5，2.5）、（5、0），點(diǎn)擊OK按鈕。圖15-8創(chuàng)建點(diǎn)對(duì)話框2、顯示點(diǎn)編號(hào)：Utility Menu>PlotCtrls

46、>Numbering,彈出如圖15-9所示的Plot Numbering Controls對(duì)話框，單擊KP Keypoint numbers后面的單選按鈕為ON，單擊OK按鈕。生成的六個(gè)點(diǎn)如圖15-10所示。圖15-9標(biāo)出標(biāo)號(hào)控制對(duì)話框圖15-10點(diǎn)框圖3、點(diǎn)擊Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>Straight Line菜單命令，彈出Create Straight拾取框，點(diǎn)擊點(diǎn)1和2，生成一條直線，同樣的操作，點(diǎn)擊2和5，5和6，3和6，3和4，4和1，生成六條直線。生成的線框圖如圖1

47、5-11所示。圖15-11生成的線框圖4、點(diǎn)擊Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By Lines菜單命令，彈出Create Area by L拾取框，依次選取六條直線，點(diǎn)擊OK按鈕。6、設(shè)置單元尺寸點(diǎn)擊Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Global>Size命令，彈出如圖15-12所示的Global Element Sizes對(duì)話框，在SIZE Element edge le

48、ngth輸入欄中輸入0.05,點(diǎn)取OK按鈕。圖15-12 全局單元尺寸對(duì)話框7、劃分有限元網(wǎng)格Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,在彈出MeshTool對(duì)話框中，采取自由網(wǎng)格劃分，點(diǎn)擊Mesh，選取整個(gè)幾何模型，生成網(wǎng)格如圖15-13所示。圖15-13生成的有限元網(wǎng)格8、施加邊界條件1、點(diǎn)擊Main Menu>Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Fluid/CFD>Velocity>On Lines菜單命令，彈出Apply V on Lines拾取框，

49、選取進(jìn)口L5，點(diǎn)擊OK按鈕。彈出如圖15-14所示的Apply VELO load on lines對(duì)話框，在VX Load value輸入欄中輸入0.1，在VY a Load value輸入欄中輸入0，點(diǎn)擊OK按鈕。圖15-14施加速度載荷對(duì)話框2、Main Menu>Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Fluid/CFD>Pressure DOF>On Lines命令，會(huì)彈出拾取框。拾取出口壓力邊界L6，單擊OK按鈕，彈出如圖15-15所示的Apply PRES on lines對(duì)話框，在PRES Press

50、ure value中輸入0，點(diǎn)擊OK按鈕。圖15-15施加壓力邊界對(duì)話框3、點(diǎn)擊Main Menu>Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Thermal>Temperature>On Lines命令，彈出Apply TEMP on Lines拾取框，選取L5，點(diǎn)擊OK按鈕，彈出如圖15-16所示的Apply TEMP on Lines對(duì)話框，在Lab2 DOFs to be constrained選擇框中選擇TEMP，在VALUE Load TEMP value輸入欄中輸入295，點(diǎn)擊Apply按鈕，又彈出如圖15-16所示的Apply TEMP on Lines對(duì)話框。重復(fù)相同的操作，對(duì)線L4、L2、L1、L3分別施加溫度載荷313、308、298和298K，點(diǎn)擊OK按鈕。施加載荷后的模型如圖15-17所示。圖15-16 施加溫度載荷對(duì)話框圖15-17加載后的幾何模型9、求解1、點(diǎn)擊Main Menu>Solution>FLOTRAN Set Up>Solution Options命令，彈出如圖15-18所示的FLOTRAN Solution Options對(duì)話框，在TEMP Adiabatic or thermal下拉列表框中選