ANSYS瞬態(tài)熱分析教程及實例2021

ANSYS瞬態(tài)熱分析教程及實例2021匯報人：AA2024-01-19Contents目錄瞬態(tài)熱分析概述ANSYS瞬態(tài)熱分析基礎(chǔ)建模與網(wǎng)格劃分技巧加載與求解過程詳解后處理及結(jié)果展示方法實例：電子設(shè)備散熱問題瞬態(tài)熱分析總結(jié)與展望瞬態(tài)熱分析概述01瞬態(tài)熱分析研究物體在隨時間變化的熱載荷作用下的溫度場和熱應(yīng)力場的變化規(guī)律。與穩(wěn)態(tài)熱分析的區(qū)別瞬態(tài)熱分析考慮時間因素對溫度場的影響，而穩(wěn)態(tài)熱分析不考慮時間因素。瞬態(tài)熱分析定義用于預(yù)測電子元件在瞬態(tài)熱載荷下的溫度變化和熱應(yīng)力分布，指導(dǎo)散熱設(shè)計。電子設(shè)備散熱設(shè)計航空航天領(lǐng)域汽車工業(yè)用于分析飛行器在高速飛行過程中的瞬態(tài)熱響應(yīng)，確保飛行器的安全性和可靠性。用于研究發(fā)動機、剎車系統(tǒng)等關(guān)鍵部件在瞬態(tài)熱載荷下的性能表現(xiàn)，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計。030201瞬態(tài)熱分析應(yīng)用領(lǐng)域ANSYS提供高效的求解器，能夠處理復(fù)雜的瞬態(tài)熱分析問題，快速準確地得到分析結(jié)果。強大的求解器ANSYS內(nèi)置豐富的材料庫，支持用戶自定義材料屬性，能夠準確模擬各種材料的瞬態(tài)熱響應(yīng)。豐富的材料庫ANSYS提供多種建模方式，支持直接建模和參數(shù)化建模，方便用戶快速建立復(fù)雜的瞬態(tài)熱分析模型。靈活的建模方式ANSYS提供強大的后處理功能，支持多種結(jié)果展示方式，如溫度云圖、熱流線、動畫等，方便用戶直觀地查看和分析結(jié)果。先進的后處理功能ANSYS在瞬態(tài)熱分析中優(yōu)勢ANSYS瞬態(tài)熱分析基礎(chǔ)0203邊界條件物體與外界環(huán)境的熱交換條件，如對流、輻射等，需要在分析中設(shè)定。01熱傳導(dǎo)方程描述物體內(nèi)部溫度分布隨時間變化的方程，是瞬態(tài)熱分析的基礎(chǔ)。02初始條件瞬態(tài)熱分析中，需要設(shè)定物體在初始時刻的溫度分布作為求解的起點。熱傳導(dǎo)基本方程在分析前，需要為模型設(shè)定一個初始的均勻溫度場或非均勻溫度場。設(shè)定初始溫度根據(jù)實際情況，選擇合適的邊界條件類型，如對流邊界條件、輻射邊界條件等。設(shè)定邊界條件類型為選定的邊界條件類型設(shè)定具體的參數(shù)值，如對流換熱系數(shù)、環(huán)境溫度等。設(shè)定邊界條件參數(shù)初始條件和邊界條件設(shè)定熱傳導(dǎo)系數(shù)比熱容密度其他熱物性參數(shù)材料屬性定義材料傳導(dǎo)熱量的能力，不同材料具有不同的熱傳導(dǎo)系數(shù)。材料的密度，與比熱容一起決定材料的熱容，影響溫度響應(yīng)的時間常數(shù)。單位質(zhì)量的材料溫度升高1℃所需的熱量，影響物體內(nèi)部的溫度分布。如熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率隨溫度的變化等，可根據(jù)需要進行定義。建模與網(wǎng)格劃分技巧03選擇合適的建模軟件根據(jù)分析需求和個人習慣，選擇如SolidWorks、AutoCAD等建模軟件創(chuàng)建幾何模型。簡化模型去除對分析結(jié)果影響較小的細節(jié)，如倒角、小孔等，以提高計算效率。設(shè)置材料屬性為模型各部分指定正確的材料屬性，如熱傳導(dǎo)系數(shù)、比熱容等。建立幾何模型利用ANSYS的自動網(wǎng)格劃分功能，快速生成網(wǎng)格。適用于簡單模型或初步分析。自動網(wǎng)格劃分對復(fù)雜模型或關(guān)鍵區(qū)域進行手動網(wǎng)格劃分，以更好地控制網(wǎng)格質(zhì)量和計算精度。手動網(wǎng)格劃分結(jié)合自動和手動網(wǎng)格劃分方法，兼顧計算效率和精度。混合網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分策略網(wǎng)格平滑使用網(wǎng)格平滑技術(shù)，優(yōu)化網(wǎng)格形狀，減少畸形網(wǎng)格，提高計算穩(wěn)定性。網(wǎng)格質(zhì)量檢查利用ANSYS的網(wǎng)格質(zhì)量檢查工具，確保網(wǎng)格質(zhì)量滿足分析要求。對于質(zhì)量較差的網(wǎng)格，進行修復(fù)或重新劃分。網(wǎng)格細化在關(guān)鍵區(qū)域或應(yīng)力集中處細化網(wǎng)格，以提高計算精度。提高網(wǎng)格質(zhì)量方法加載與求解過程詳解04施加溫度載荷定義溫度載荷在ANSYS中，可以通過定義溫度載荷來模擬瞬態(tài)熱分析過程中的溫度變化?？梢赃x擇在整個模型或特定區(qū)域上施加均勻或非均勻的溫度載荷。施加溫度邊界條件為了更準確地模擬實際情況，可以在模型的邊界上施加溫度邊界條件。例如，可以指定某些表面的溫度值或溫度梯度。選擇求解器01ANSYS提供了多種求解器用于瞬態(tài)熱分析，如直接求解器、迭代求解器等。根據(jù)問題的復(fù)雜性和計算資源的可用性，選擇合適的求解器。設(shè)置時間步長02在瞬態(tài)熱分析中，時間步長的選擇對結(jié)果的準確性和計算效率都有重要影響。較小的時間步長可以提高準確性，但會增加計算時間。因此，需要根據(jù)實際情況權(quán)衡選擇。定義輸出選項03可以設(shè)置需要輸出的結(jié)果，如溫度、熱流密度、熱梯度等。此外，還可以定義輸出的頻率和格式。設(shè)置求解參數(shù)運行求解器并監(jiān)控進度設(shè)置好所有參數(shù)后，可以啟動求解器開始計算。在求解過程中，可以通過ANSYS提供的監(jiān)視工具實時查看計算進度和結(jié)果。監(jiān)控求解進度通過監(jiān)視工具，可以了解當前的計算進度、已完成的步驟、剩余的計算時間等信息。這有助于用戶合理安排時間和資源，以及對計算過程進行必要的調(diào)整。查看和保存結(jié)果計算完成后，可以查看和保存計算結(jié)果。ANSYS提供了豐富的后處理工具，可以幫助用戶直觀地分析和理解計算結(jié)果。啟動求解器后處理及結(jié)果展示方法05打開后處理軟件查看溫度場分布云圖啟動ANSYS的后處理軟件，并導(dǎo)入瞬態(tài)熱分析的結(jié)果文件。選擇查看云圖在后處理軟件中，選擇查看溫度場分布云圖的選項。根據(jù)需要，調(diào)整云圖的顏色、范圍、透明度等參數(shù)，以便更清晰地展示溫度場分布情況。調(diào)整云圖參數(shù)選擇關(guān)鍵節(jié)點或區(qū)域在后處理軟件中，選擇需要提取溫度數(shù)據(jù)的關(guān)鍵節(jié)點或區(qū)域。導(dǎo)出數(shù)據(jù)將提取的溫度數(shù)據(jù)導(dǎo)出為表格或圖形文件，以便進一步分析和處理。提取溫度數(shù)據(jù)通過相關(guān)操作，提取所選節(jié)點或區(qū)域在瞬態(tài)熱分析過程中的溫度數(shù)據(jù)。提取關(guān)鍵節(jié)點或區(qū)域溫度數(shù)據(jù)創(chuàng)建動畫在后處理軟件中，選擇創(chuàng)建動畫的選項，并設(shè)置動畫的參數(shù)，如時間步長、幀率等。演示溫度變化過程通過動畫演示，可以直觀地展示瞬態(tài)熱分析過程中溫度的變化情況。導(dǎo)出動畫將創(chuàng)建的動畫導(dǎo)出為視頻或GIF文件，以便在其他場合進行展示和分享。生成動畫演示溫度變化過程030201實例：電子設(shè)備散熱問題瞬態(tài)熱分析06劃分網(wǎng)格，確保計算精度和效率。定義材料的熱物性參數(shù)，如導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容等。建立設(shè)備的三維模型，包括主要熱源、散熱器和周圍環(huán)境。問題描述：某電子設(shè)備在工作過程中會產(chǎn)生大量熱量，需對其散熱性能進行瞬態(tài)熱分析，以評估設(shè)備的熱穩(wěn)定性和可靠性。建模過程問題描述與建模過程施加設(shè)備的熱源功率，模擬實際工作條件下的發(fā)熱情況。求解過程運行求解器，計算設(shè)備在給定時間內(nèi)的溫度變化。加載過程設(shè)置初始條件和邊界條件，如環(huán)境溫度、散熱器表面換熱系數(shù)等。選擇瞬態(tài)熱分析求解器，設(shè)置求解時間和步長。010203040506加載與求解過程03提取關(guān)鍵點的溫度隨時間變化曲線，評估設(shè)備的熱響應(yīng)特性。01結(jié)果展示02通過云圖、等值線等方式展示設(shè)備在瞬態(tài)過程中的溫度分布。結(jié)果展示及優(yōu)化建議02030401結(jié)果展示及優(yōu)化建議優(yōu)化建議針對散熱瓶頸區(qū)域，優(yōu)化散熱器結(jié)構(gòu)或增加散熱面積?？紤]采用更高效的散熱材料或技術(shù)，如熱管、液冷等?？刂圃O(shè)備的工作溫度范圍，避免過高或過低的溫度對設(shè)備性能造成不良影響。總結(jié)與展望07本次教程內(nèi)容回顧ANSYS瞬態(tài)熱分析基本原理介紹了瞬態(tài)熱分析的基本概念、原理和求解方法，包括熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射等。建模與網(wǎng)格劃分詳細講解了如何在ANSYS中建立瞬態(tài)熱分析模型，包括幾何建模、材料屬性設(shè)置、網(wǎng)格劃分等步驟。邊界條件與載荷施加介紹了如何設(shè)置瞬態(tài)熱分析的邊界條件和施加載荷，包括溫度、熱流密度、對流換熱等。求解與后處理講解了如何進行瞬態(tài)熱分析的求解和后處理，包括查看溫度云圖、熱通量云圖、溫度歷程曲線等。加深了對瞬態(tài)熱分析的理解通過本次教程的學(xué)習，學(xué)員們對瞬態(tài)熱分析的基本原理和求解方法有了更深入的理解。學(xué)員們通過實踐練習，掌握了在ANSYS中進行瞬態(tài)熱分析建模和網(wǎng)格劃分的方法和技巧。學(xué)員們學(xué)會了如何根據(jù)實際問題設(shè)置瞬態(tài)熱分析的邊界條件和施加載荷。學(xué)員們通過實踐練習，掌握了瞬態(tài)熱分析的求解和后處理方法，能夠熟練查看和分析結(jié)果。提高了建模與網(wǎng)格劃分能力學(xué)會了如何設(shè)置邊界條件和施加載荷掌握了求解與后處理方法學(xué)員心得體會分享未來發(fā)展趨勢預(yù)測瞬態(tài)熱分析將更加普及隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，瞬態(tài)熱分析將