Ansys热分析教程_第二章基本概念

ANSYS仿真与分析系统入门教程第一章：ANSYS仿真与分析系统概述1.1 ANSYS仿真与分析系统的定义和作用1.2 ANSYS仿真与分析系统的历史和发展1.3 ANSYS仿真与分析系统的应用领域第二章：ANSYS仿真与分析系统的基本原理2.1 有限元分析方法2.2 基本原理和概念的介绍2.3 ANSYS仿真与分析系统的工作流程第三章：ANSYS仿真与分析系统的基本操作3.1 ANSYS仿真与分析系统的安装和启动3.2 创建和设置仿真模型3.3 导入和编辑几何模型3.4 定义边界条件和加载条件3.5 选择材料属性3.6 网格划分和生成3.7 设置求解器和求解选项3.8 运行仿真分析3.9 结果后处理和分析第四章：ANSYS仿真与分析系统的高级应用4.1 基于ANSYS仿真与分析系统的结构分析4.2 基于ANSYS仿真与分析系统的流体分析4.3 基于ANSYS仿真与分析系统的热传导分析4.4 基于ANSYS仿真与分析系统的电磁场分析4.5 基于ANSYS仿真与分析系统的多物理场耦合分析第五章：ANSYS仿真与分析系统案例分析5.1 结构分析案例分析5.2 流体分析案例分析5.3 热传导分析案例分析5.4 电磁场分析案例分析5.5 多物理场耦合分析案例分析第六章：ANSYS仿真与分析系统的应用展望6.1 ANSYS仿真与分析系统的发展趋势6.2 ANSYS仿真与分析系统的应用前景6.3 ANSYS仿真与分析系统的挑战与解决方案第一章：ANSYS仿真与分析系统概述ANSYS仿真与分析系统是一种基于有限元分析方法的工程仿真软件，用于模拟与分析物理系统的行为。

它提供了一种模拟真实世界工程问题的方式，能够对结构、流体、热传导、电磁场等多种物理场进行分析和优化。

ANSYS仿真与分析系统已经在汽车、航空航天、能源、电子、医疗等领域得到广泛的应用。

第二章：ANSYS仿真与分析系统的基本原理ANSYS仿真与分析系统基于有限元分析方法，将连续物体离散为有限个单元，通过求解单元边界上的方程来模拟整个物理系统的行为。

目录第1章–介绍–概述–相关讲座&培训–其他信息来源第2章–基本概念第3章–稳态热传导(n o m a s s t r a n s p o r t o f h e a t)第4章–附加考虑非线性分析第5章–瞬态分析1-3 1-5 1-12 1-132-13-14-15-1第6章–复杂的,时间和空间变化的边界条件第7章–附加对流/热流载荷选项和简单的热/流单元第8章–辐射热传递–例题-使用辐射矩阵的热沉分析第9章–相变分析–相变分析例题-飞轮铸造分析第10章–耦合场分析6-1 7-18-1 8-43 9-1 9-14 10-1目录(续)第1章先决条件1章节内容概述12章节内容概述213章节内容概述310124章节内容概述43546章节内容概述6571章节内容概述7689章节内容概述1072相关讲座&培训2tT c h K Q qq E============t i m e t e m p e r a t u r e d e n s i t y s p e c i f i c h e a t f i l m c o e f f i c i e n t e m i s s i v i t y S t e f a n -B o l t z m a n n c o n s t a n t t h e r m a l c o n d u c t i v i t y h e a t f l o w (r a t e ) h e a t f l u x i n t e r n a l h e a t g e n e r a t i o n /v o l u m e e n e r g y ρεσ*&&&fA N S Y S()3223注,对于结构热容量,密度/G c和比热*G c经常使用该单位。

其中G c=386.4(l b m-i n c h)/(l b f-s e c2)A N S Y S(S I)3223–传导–对流–辐射•传导的热流由传导的傅立叶定律决定�•负号表示热沿梯度的反向流动(i .e ., 热从热的部分流向冷的).q K T n K T T n n n n n *=−∂∂=∂∂=h e a t f l o w r a t e p e r u n i t a r e a i n d i r e c t i o n n Wh e r e , = t h e r m a l c o n d u c t i v i t y i n d i r e c t i o n n= t e m p e r a t u r e t h e r m a l g r a d i e n t i n d i r e c t i o n n Tnq*dT d n•对流的热流由冷却的牛顿准则得出:•对流一般作为面边界条件施加qh T T h T T f S B f S B *()=−=h e a t f l o w r a t e p e r u n i t a r e a b e t w e e n s u r f a c e a n d f l u i d W h e r e , = c o n v e c t i v e f i l m c o e f f i c i e n t= s u r f a c e t e m p e r a t u r e = b u l k f l u i d t e m p e r a t u r e TB Ts•从平面i 到平面j 的辐射热流由施蒂芬-玻斯曼定律得出: •在A N S Y S 中将辐射按平面现象处理(i .e ., 体都假设为不透明的)。

第一章简介一、热分析的目的热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量〕等。

热分析在许多工程应用中扮演重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。

二、ANSYS的热分析∙在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五种产品中包含热分析功能,其中ANSYS/FLOTRAN不含相变热分析。

∙ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的温度，并导出其它热物理参数。

∙ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。

此外，还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。

三、ANSYS 热分析分类∙稳态传热：系统的温度场不随时间变化∙瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化四、耦合分析∙热－结构耦合∙热－流体耦合∙热－电耦合∙热－磁耦合∙热－电－磁－结构耦合等第二章 基础知识一、符号与单位W/m 2-℃二、传热学经典理论回顾热分析遵循热力学第一定律，即能量守恒定律:●对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出〕PE KE U W Q ∆+∆+∆=-式中: Q —— 热量;W —— 作功;∆U ——系统内能; ∆KE ——系统动能； ∆PE ——系统势能；● 对于大多数工程传热问题：0＝＝PE KE ∆∆； ● 通常考虑没有做功：0=W , 则：U Q ∆=；●对于稳态热分析：0=∆=U Q ，即流入系统的热量等于流出的热量； ●对于瞬态热分析：dtdUq =，即流入或流出的热传递速率q 等于系统内能的变化。

三、热传递的方式1、热传导热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换。

热传导遵循付里叶定律：dxdTkq -=''，式中''q 为热流密度（W/m 2），k 为导热系数（W/m-℃），“-”表示热量流向温度降低的方向。

ANSYS热分析指南第二章基础知识第二章基础知识一、符号与单位项目国际单位英制单位 ANSYS 代号长度 m ft时间 s s质量 Kg lbm温度℃ oF力 N lbf能量（热量） J BTU功率（热流率） W BTU/sec热流密度 W/m2 BTU/sec-ft2生热速率 W/m3 BTU/sec-ft3导热系数 W/m-℃ BTU/sec-ft-oF KXX对流系数 W/m2-℃ BTU/sec-ft2-oF HF密度 Kg/m3 lbm/ft3 DENS比热 J/Kg-℃ BTU/lbm-oF C焓 J/m3 BTU/ft3 ENTH二、传热学经典理论回顾热分析遵循热力学第一定律，即能量守恒定律:l 对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出〕PE KE U W Q D + D + D = -式中: Q ——热量;W ——作功;DU ——系统内能;DKE——系统动能；DPE ——系统势能；l 对于大多数工程传热问题： 0 ＝＝ PE KE D D ；l 通常考虑没有做功： 0 = W , 则： U Q D = ；l 对于稳态热分析： 0 = D = U Q ，即流入系统的热量等于流出的热量；l 对于瞬态热分析：dtdU q = ，即流入或流出的热传递速率q 等于系统内能的变化。

三、热传递的方式1、热传导热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换。

热传导遵循付里叶定律：dxdT k q - = ￠，式中￠￠ q 为热流PDF 文件使用"pdfFactory Pro" 试用版本创建No Boundaries ANSYS热分析指南——————————————————————————————————————————————密度（W/m2），k为导热系数（W/m-℃），“-”表示热量流向温度降低的方向。

2、热对流热对流是指固体的表面与它周围接触的流体之间，由于温差的存在引起的热量的交换。