ANSYS瞬態(tài)傳熱分析教程

【精品文檔】【精品文檔】#ANSYS瞬態(tài)傳熱分析的定義瞬態(tài)熱分析用于計算一個系統(tǒng)的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(jìn)行應(yīng)力分析。瞬態(tài)熱分析的基本步驟與穩(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時間變化的。為了表達(dá)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(diǎn)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。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(xì)說明，請參閱《ANSYSElementReferenceGuide》ANSYS瞬態(tài)熱分析的主要步驟建模加載求解后處理建模確定jobname、title、units,進(jìn)入PREP7；定義單元類型并設(shè)置選項；如果需要，定義單元實常數(shù)；定義材料熱性能：一般瞬態(tài)熱分析要定義導(dǎo)熱系數(shù)、密度及比熱；建立幾何模型；對幾何模型劃分網(wǎng)格。加載求解1、定義分析類型如果第一次進(jìn)行分析，或重新進(jìn)行分析GUI:MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis>TransientCommand:ANTYPE,TRANSIENT,NEW如果接著上次的分析繼續(xù)進(jìn)行（例如增加其它載荷）GUI:MainMenu>Solution>AnalysisType>RestartCommand:ANTYPE,TRANSIENT,REST2、獲得瞬態(tài)熱分析的初始條件①、定義均勻溫度場如果已知模型的起始溫度是均勻的，可設(shè)定所有節(jié)點(diǎn)初始溫度Command:TUNIFGUI:MainMenu>Solution>-Loads->Settings>UniformTemp如果不在對話框中輸入數(shù)據(jù)，則默認(rèn)為參考溫度，參考溫度的值默認(rèn)為零，但可通過如下方法設(shè)定參考溫度：Command:TREFGUI:MainMenu>Solution>-Loads->Settings>ReferenceTemp注意：設(shè)定均勻的初始溫度，與如下的設(shè)定節(jié)點(diǎn)的溫度（自由度）不同Command:DGUI:MainMenu>Solution>-Loads->Apply>-Thermal->Temperature>OnNodes初始均勻溫度僅對分析的第一個子步有效；而設(shè)定節(jié)點(diǎn)溫度將保持貫穿整個瞬態(tài)分析過程，除非通過下列方法刪除此約束：Command:DDELEGUI:MainMenu>Solution>-Loads->Delete>-Thermal-Temperature>OnNodes②、設(shè)定非均勻的初始溫度在瞬態(tài)熱分析中，節(jié)點(diǎn)溫度可以設(shè)定為不同的值：Command:ICGUI:MainMenu>Solution>Loads>Apply>-InitialCondit'n>Define如果初始溫度場是不均勻的且又是未知的，就必須首先作穩(wěn)態(tài)熱分析確定初始條件：設(shè)定載荷（如已知的溫度、熱對流等）將時間積分設(shè)置為OFF：Command:TIMINT,OFFGUI:MainMenu>Preprocessor>Loads>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>TimeIntegration設(shè)定一個只有一個子步的，時間很小的載荷步（例如0.001）：Command:TIMEGUI:MainMenu>Preprocessor>Loads>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>TimeandSubstps寫入載荷步文件：Command:LSWRITEGUI:MainMenu>Preprocessor>Loads>WriteLSFile或先求解：Command:SOLVEGUI:MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS注意：在第二載荷步中，要刪去所有設(shè)定的溫度，除非這些節(jié)點(diǎn)的溫度在瞬態(tài)分析與穩(wěn)態(tài)分析相同。3、設(shè)定載荷步選項①、普通選項時間：本選項設(shè)定每一載荷步結(jié)束時的時間：Command:TIMEGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>TimeandSubstps每個載荷步的載荷子步數(shù)，或時間增量對于非線性分析，每個載荷步需要多個載荷子步。時間步長的大小關(guān)系到計算的精度。步長越小，計算精度越高，同時計算的時間越長。根據(jù)線性傳導(dǎo)熱傳遞，可以按如下公式估計初始時間步長：其中為沿?zé)崃鞣较驘崽荻茸畲筇幍膯卧拈L度，為導(dǎo)溫系數(shù)，它等于導(dǎo)熱系數(shù)除以密度與比熱的乘積（）。Command:NSUBSTorDELTIMGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->Time/Frequenc>TimeandSubstps如果載荷在這個載荷步是恒定的，需要設(shè)為階越選項；如果載荷值隨時間線性變化，則要設(shè)定為漸變選項：Command:KBCGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->Time/Frequenc>TimeandSubstps②、非線性選項迭代次數(shù)：每個子步默認(rèn)的次數(shù)為25,這對大多數(shù)非線性熱分析已經(jīng)足夠。Command:NEQITGUI:MainMenu>Solution>-Loadstepopts>Nonlinear>EquilibriumIter自動時間步長：本選項為ON時，在求解過程中將自動調(diào)整時間步長。Command:AUTOTSGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->Time/Frequenc>TimeandSubstps時間積分效果：如果將此選項設(shè)定為OFF，將進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析。Command:TIMINTGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->Time/Frequenc>TimeIntegration③、輸出選項控制打印輸出：本選項可將任何結(jié)果數(shù)據(jù)輸出到*.out文件中Command:OUTPRGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->OutputCtrls>SoluPrintout控制結(jié)果文件：控制*.rth的內(nèi)容Command:OUTRESGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->OutputCtrls>DB/ResultsFile?存盤求解后處理ANSYS提供兩種后處理方式：POST1,可以對整個模型在某一載荷步（時間點(diǎn)）的結(jié)果進(jìn)行后處理；Command:POST1GUI:MainMenu>GeneralPostproc.POST26,可以對模型中特定點(diǎn)在所有載荷步（整個瞬態(tài)過程）的結(jié)果進(jìn)行后處理。Command:POST26GUI:MainMenu>TimeHistPostproc1、用POST1進(jìn)行后處理進(jìn)入POST1后，可以讀出某一時間點(diǎn)的結(jié)果：Command:SETGUI:MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>ByTime/Freq如果設(shè)定的時間點(diǎn)不在任何一個子步的時間點(diǎn)上，ANSYS會進(jìn)行線性插值。此外還可以讀出某一載荷步的結(jié)果：GUI:MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>ByLoadStep然后就可以采用與穩(wěn)態(tài)熱分析類似的方法，對結(jié)果進(jìn)行彩色云圖顯示、矢量圖顯示、打印列表等后處理。2、用POST26進(jìn)行后處理首先要定義變量：Command:NSOLorESOLorRFORCEGUI:MainMenu>TimeHistPostproc>DefineVariables然后就可以繪制這些變量隨時間變化的曲線：Command:PLVARGUI:MainM