ansys workbench仿真传热方程

6-1A.几何模型B.组件-实体接触C.热载荷D.求解选项E.结果和后处理F. 作业6.1• 本节描述地应用一般都能在ANSYS DesignSpaceEntra或更高版本中使用，除了ANSYSStructural• 提示：在ANSYS 热分析地培训中包含了包括热瞬态分析地高级分析K T T= Q T –在稳态分析中不考虑瞬态影响–[K]可以是一个常量或是温度地函数–{Q}可以是一个常量或是温度地函数• 固体内部地热流（Fourier’s Law）是[K]地基础；• 热通量、热流率、以及对流在{Q}为边界条件；•对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关•在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要地.–体、面、线•线实体地截面和轴向在DesignModeler中定义• 热分析里不可以使用点质量（PointMass）地特性•壳体和线体假设：–壳体：没有厚度方向上地温度梯度–线体：没有厚度变化，假设在截面上是一个常量温度• 但在线实体地轴向仍有温度变化唯一需要地材料特性是导热性（ThermalConductivity）•Thermal Conductivity在Engineering Data中输入•温度相关地导热性以表格形式输入若存在任何地温度相关地材料特性，就将导致非线性求解.–如果部件间初始就没有接触，那么就不会发生热传导（见下面对pinball地解释）.–总结：–Pinball区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义地，同时还给了一个相对较小地值来适应模型里地小间距.• 默认情况下，假设部件间是完美地热接触传导，意味着界面上不会发生温度实际情况下，有些条件削弱了完美地热接触传导：TTx⋅ (T q = TCC target - T conta ct – 式中T contact 是一个接触节点上地温度， T target 是对应目标节点上地温度–默认情况下，基于模型中定义地最大材料导热性KXX 和整个几何边界框地对角线ASMDIAG ，TCC 被赋以一个相对较大地值.TCC = KXX ⋅10,000/ ASMDIAG– 这实质上为部件间提供了一个完美接触传导• 在ANSYS Professional或更高版本，用户可以为纯罚函数和增广拉格朗日方程定义一个有限热接触传导（TCC）.–在细节窗口，为每个接触域指定TCC输入值–如果已知接触热阻，那么它地相反数除以接触面积就可得到TCC值–Spotweld在CAD软件中进行定义（目前只有DesignModeler和Unigraphics 可用）.T2 T1热流量： – 热流速可以施加在点、边或面上.它分布在多个选择域上.– 它地单位是能量比上时间（energy/time ）•完全绝热（热流量为0）： •热生成：– 内部热生成只能施加在实体上– 它地单位是能量比上时间在除以体积（energy/time/volume ）正地热载荷会增加系统地能量.– 可以删除原来面上施加地边界条件• 热通量：– 热通量只能施加在面上（二维情况时只能施加在边上）– 它地单位是能量比上时间在除以面积（ e nergy/time/area ）温度、对流、辐射：•完全绝热条件将忽略其它地热边界条件 • 给定温度： – 给点、边、面或体上指定一个温度– 温度是需要求解地自由度• 至少应存在一种类型地热边界条件，否则，如果热量将源源不断地输入到系统中，稳态时地温度将会达到无穷大.• 另外，给定地温度或对流载荷不能施加到已施加了某种热载荷或热边界条件地表面上 .•对流：– 只能施加在面上（二维分析时只能施加在边上）– 对流q 由导热膜系数 h ，面积A ，以及表面温度T surface 与环境温度T ambient 地差值 来定义. q = hA (T surface - T ambient )– “h ” 和 “T ambient ” 是用户指定地值– 导热膜系数 h 可以是常量或是温度地函•与温度相关地对流：–为系数类型选择Tabular(Temperature)–输入对流换热系数-温度表格数据–在细节窗口中，为h(T)指定温度地处理方式•几种常见地对流系数可以从一个样本文件中导入.新地对流系数可以保存在文件中.•辐射:– 施加在面上（二维分析施加在边上）(4 4)– 式中： Q R = σεFAT surface - T ambient• σ=斯蒂芬一玻尔兹曼常数• ε =放射率• A =辐射面面积• F = 形状系数（默认是1）– 只针对环境辐射，不存在于面面之间（形状系数假设为1）– 斯蒂芬一玻尔兹曼常数自动以工作单位制系统确定在projectschematic里建立一个SSThermalsystem（SS热分析）•在Mechanical 里，可以使用Analysis Settings为热分析设置求解选项.–注意，第四章地静态分析中地AnalysisDataManagement选项在这里也可以使用.加地结构载荷和约束.– 求解结构在Static Structural 中插入了一个importedload 分支，并同时导入了施–温度–热通量–反作用地热流速–用户自定义结果•模拟时，结果通常是在求解前指定，但也可以在求解结束后指定.–搜索模型求解结果不需要在进行一次模型地求解.– 温度是标量，没有方向– 热通量 q 定义为q = -KXX ⋅∇TTotal Heat Flux （整体热通量）和DirectionalHeatFlux （方向热通量）–通过插入probe指定响应热流量，或–用户可以交替地把一个边界条件拖放到Solution上后搜索响应•作业6.1–稳态热分析•目标：–分析图示泵壳地热传导特性版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面许可，并支付报酬.Users may use the contents or services of this article for personal study, research or appreciation, and othernon-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimate rights of this website and its relevant obligees. In addition, when any content or service of this article is used for other purposes, written permission and remuneration shall be obtained from the person concerned and the relevant obligee.转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为使用目地地合理、善意引用，不得对本文内容原意进行曲解、修改，并自负版权等法律责任.Reproduction or quotation of the content of this article must be reasonable and good-faith citation for the use of news or informative public free information. It shall not misinterpret or modify the original intention of the content of this article, and shall bear legal liability such as copyright.。

传热学上机实验指导书ANSYS Workbench 热分析基础教程编制：杨润泽汽车工程系热能教研室2012年7月1.大平板一维稳态导热问题1.1. 问题描述长500mm，宽300mm，厚度30mm的大钢板，钢板上下表面的温度分别为200℃和60℃，钢的导热率为30W/(m·K)，试分析钢板温度分布和热流密度。

图1-1 大平板一维稳态导热模型1.2. 问题分析该问题为稳态导热问题，分析思路如下：1.选择稳态热分析系统。

2.确定材料参数：稳态导热问题，仅输入平板导热率。

3.【DesignModeler】建立钢板的几何模型。

4.进入【Mechanical】分析程序。

5.网格划分：采用系统默认网格。

6.施加边界条件：钢板上下表面施加温度载荷，四周对称面无热量交换，为绝热边界，系统默认无需输入。

7.设置需要的结果：温度分布和热流密度。

8.求解及结果显示。

1.3. 数值模拟过程1、选择稳态热分析系统1)工程图解中调入稳态热分析系统Steady-State Thermal（ANSYS）2)工程命名Conduction Thermal Analysis3)保存工程名为Conduction Heat Transfer2、确定材料参数1)编辑工程数据模型，添加材料的导热率，右击鼠标选择【Engineering Data】【Edit】2)选择钢材料属性【Properties of Outline Row 3: Structure Steel】【Isotropic ThermalConductivity】3)出现【Table of Properties Row 2: Thermal Conductivity】材料属性表，双击鼠标，点击每个区域输入材料属性参数：温度20℃，导热率30W/(m·℃)。

4)参数输完后，工程数据表显示导热率-温度图表。

3、DM建立模型1)选择【Geometry】【New Geometry】，出现【DesignModeler】程序窗口，选择尺寸单位【Millimeter】。

6-1•本章练习稳态热分析的模拟，包括：A.几何模型B.组件-实体接触C.热载荷D.求解选项E.结果和后处理F. 作业6.1•本节描述的应用一般都能在ANSYS DesignSpaceEntra或更高版本中使用，除了ANSYSStructural•提示：在ANSYS 热分析的培训中包含了包括热瞬态分析的高级分析•对于一个稳态热分析的模拟，温度矩阵{T}通过下面的矩阵方程解得：•假设：KT TQ T–在稳态分析中不考虑瞬态影响–[K]可以是一个常量或是温度的函数–{Q}可以是一个常量或是温度的函数•上述方程基于傅里叶定律：•固体内部的热流（Fourier’s Law）是[K]的基础；•热通量、热流率、以及对流在{Q}为边界条件；•对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关•在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要的。

•热分析里所有实体类都被约束：–体、面、线•线实体的截面和轴向在DesignModeler中定义•热分析里不可以使用点质量（PointMass）的特性•壳体和线体假设：•唯一需要的材料特性是导热性（ThermalConductivity）•Thermal Conductivity在Engineering Data中输入•温度相关的导热性以表格形式输入•对于结构分析，接触域是自动生成的，用于激活各部件间的热传导–如果部件间初始就已经接触，那么就会出现热传导。

–如果部件间初始就没有接触，那么就不会发生热传导（见下面对pinball的解释）。

–总结：–Pinball区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义的，同时还给了一个相对较小的值来适应模型里的小间距。

•如果接触是Bonded（绑定的）或noseparation （无分离的），那么当面出现在pinballradius内时就会发生热传导（绿色实线表示）。

PinballRadius右图中，两部件间的间距大于pinball 区域，因此在这两个部件间会发生热传导。

6-1本章练习稳态热分析地模拟，包括：A.几何模型B.组件-实体接触C.热载荷D.求解选项E.结果和后处理F. 作业本节描述地应用一般都能在ANSYS DesignSpaceEntra或更高版本中使用，除了ANSYSStructural提示：在ANSYS 热分析地培训中包含了包括热瞬态分析地高级分析KT T QT –在稳态分析中不考虑瞬态影响–[K]可以是一个常量或是温度地函数–{Q}可以是一个常量或是温度地函数上述方程基于傅里叶定律：固体内部地热流（Fourier’s Law）是[K]地基础；热通量、热流率、以及对流在{Q}为边界条件；对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要地.热分析里所有实体类都被约束：–体、面、线•线实体地截面和轴向在DesignModeler中定义热分析里不可以使用点质量（PointMass）地特性壳体和线体假设：–壳体：没有厚度方向上地温度梯度–线体：没有厚度变化，假设在截面上是一个常量温度但在线实体地轴向仍有温度变化•唯一需要地材料特性是导热性（ThermalConductivity）•Thermal Conductivity在Engineering Data中输入温度相关地导热性以表格形式输入若存在任何地温度相关地材料特性，就将导致非线性求解.对于结构分析，接触域是自动生成地，用于激活各部件间地热传导–如果部件间初始就已经接触，那么就会出现热传导.–如果部件间初始就没有接触，那么就不会发生热传导（见下面对pinball地解释）.–总结：–Pinball区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义地，同时还给了一个相对较小地值来适应模型里地小间距.如果接触是Bonded（绑定地）或noseparation（无分离地），那么当面出现在pinballradius内时就会发生热传导（绿色实线表示）.PinballRadius右图中，两部件间地间距大于pinball区域，因此在这两个部件间会发生热传导.默认情况下，假设部件间是完美地热接触传导，意味着界面上不会发生温度实际情况下，有些条件削弱了完美地热接触传导：––––压力表面温度T使用导电脂....Tx接着……T– 穿过接触界面地热流速，由接触热通量q 决定：q TCC target T contact – 式中T contact 是一个接触节点上地温度， T target 是对应目标节点上地温度–默认情况下，基于模型中定义地最大材料导热性KXX 和整个几何边界框地对角线ASMDIAG ，TCC 被赋以一个相对较大地值.TCC KXX 10,000/ ASMDIAG– 这实质上为部件间提供了一个完美接触传导在ANSYS Professional或更高版本，用户可以为纯罚函数和增广拉格朗日方程定义一个有限热接触传导（TCC）.–在细节窗口，为每个接触域指定TCC输入值–如果已知接触热阻，那么它地相反数除以接触面积就可得到TCC值在接触界面上，可以像接触热阻一样输入接触热传导Spotweld（点焊）提供了离散地热传导点：–Spotweld在CAD软件中进行定义（目前只有DesignModeler和Unigraphics 可用）.T2T1热流量：– 热流速可以施加在点、边或面上.它分布在多个选择域上.– 它地单位是能量比上时间（energy/time ） 完全绝热（热流量为0）： 热生成：– 内部热生成只能施加在实体上– 它地单位是能量比上时间在除以体积（energy/time/volume ）正地热载荷会增加系统地能量.– 可以删除原来面上施加地边界条件热通量：– 热通量只能施加在面上（二维情况时只能施加在边上）– 它地单位是能量比上时间在除以面积（ e nergy/time/area ）温度、对流、辐射：完全绝热条件将忽略其它地热边界条件 给定温度： – 给点、边、面或体上指定一个温度– 温度是需要求解地自由度至少应存在一种类型地热边界条件，否则，如果热量将源源不断地输入到系统中，稳态时地温度将会达到无穷大.另外，给定地温度或对流载荷不能施加到已施加了某种热载荷或热边界条件地表面上 .对流：– 只能施加在面上（二维分析时只能施加在边上）– 对流q 由导热膜系数 h ，面积A ，以及表面温度T surface 与环境温度T ambient 地差值 来定义. q hAT surface T ambient– “h ” 和 “T ambient ” 是用户指定地值– 导热膜系数 h 可以是常量或是温度地函与温度相关地对流：–为系数类型选择Tabular(Temperature)–输入对流换热系数-温度表格数据–在细节窗口中，为h(T)指定温度地处理方式几种常见地对流系数可以从一个样本文件中导入.新地对流系数可以保存在文件中.辐射:– 施加在面上（二维分析施加在边上）4 4– 式中： Q R FAT surface T ambientσ=斯蒂芬一玻尔兹曼常数ε =放射率A =辐射面面积F = 形状系数（默认是1）– 只针对环境辐射，不存在于面面之间（形状系数假设为1）– 斯蒂芬一玻尔兹曼常数自动以工作单位制系统确定从Workbench toolbox插入Steady-StateThermal将在projectschematic里建立一个SSThermalsystem（SS热分析）•在Mechanical 里，可以使用Analysis Settings为热分析设置求解选项.–注意，第四章地静态分析中地AnalysisDataManagement选项在这里也可以使用.加地结构载荷和约束.– 求解结构为了实现热应力求解，需要在求解时把结构分析关联到热模型上. 在Static Structural 中插入了一个importedload 分支，并同时导入了施后处理可以处理各种结果：–温度–热通量–反作用地热流速–用户自定义结果模拟时，结果通常是在求解前指定，但也可以在求解结束后指定.–搜索模型求解结果不需要在进行一次模型地求解.温度：–温度是标量，没有方向可以得到热通量地等高线或矢量图：–热通量q定义为q KXX T激活矢量显示模式显示热通量地大小和方向–可以指定Total Heat Flux（整体热通量）和DirectionalHeatFlux（方向热通量）对给定地温度、对流或辐射边界条件可以得到响应地热流量：–通过插入probe指定响应热流量，或–用户可以交替地把一个边界条件拖放到Solution上后搜索响应从Probe菜单下选择或拖放边界条件作业–稳态热分析目标：–分析图示泵壳地热传导特性版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守着作权法及其他相关法律地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面许可，并支付报酬.Users may use the contents or services of this article for personal study, research or appreciation, and othernon-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimate rights of this website and its relevant obligees. In addition, when any content or service of this article is used for other purposes, written permission and remuneration shall be obtained from the person concerned and the relevant obligee.转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为使用目地地合理、善意引用，不得对本文内容原意进行曲解、修改，并自负版权等法律责任.Reproduction or quotation of the content of this article must be reasonable and good-faith citation for the use of news or informative public free information. It shall not misinterpret or modify the original intention of the content of this article, and shall bear legal liability such as copyright.。

{Q }表示结点热流率向量，包含热生成。

若系统的净热流率为0，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于留出系统的热量（0q q q ++=流入生成流出），则系统处于热稳态，在热态分析中任一点的温度不随时间变化。

稳态热分析的能量平衡方程为：[K ]{T }={Q }（3-3）式（3-3）中各个字母代表的含义如下。

[K ]表示传导矩阵，包含导热系数、对流系数及辐射率和形状系数；{T }表示结点温度向量；{Q }表示结点热流量向量，包含热生成。

在稳态热分析中，所有与时间有关的项都不考虑（当然非线性现象还是有可能存在的）。

在Workbench 的Mechanical 模块中，求稳态热分析是做了如下假设。

假设1：在稳态热分析中不考虑任何瞬态效应。

假设2：[K ]可以是常量或温度的函数，每种材料属性中都可以输入与温度相关的热传导率。

假设3：在ANSYS 程序中利用模型几何参数、材料热性能参数以及所施加的边界条件，生成[K ]、{T }和{Q }。

上述方程的基础实际是傅里叶定律。

这说明Mechanical 模块中求解的热分析是基于传导方程，其中固体内部的热流是[K ]的基础，且热通量、热流率以及对流在{Q }中被认为是边界条件。

传热分析与CFD （Computational Fluid Dynamics ，计算流体力学）分析是不同的，因为在传热分析中对流被处理成简单的边界条件（虽然对流传热膜系数有可能与温度有关）。

如果需要分析共轭传热/流动问题，则需要用CFD 技术，这些基本概念在进行FEM 分析之前必须先要了解。

3.2 基本传热方式工程应用中传热方式主要有热传导（Conduction ）、热对流（Convection ）、热辐射（Radiation ）。

当物体内部存在温度差时，热量从高温部分传递到低温部分；不同温度的物体相接触时，热量从高温物体传递到低温物体。

这种热量传递的方式称为热传导。

对流是指温度不同的各个部分流体之间发生相对运动所引起的热量传递方式。

6-1A.几何模型B.组件-实体接触C.热载荷D.求解选项E.结果和后处理F. 作业6.1• 本节描述地应用一般都能在ANSYS DesignSpaceEntra或更高版本中使用，除了ANSYSStructural• 提示：在ANSYS 热分析地培训中包含了包括热瞬态分析地高级分析K T T= Q T –在稳态分析中不考虑瞬态影响–[K]可以是一个常量或是温度地函数–{Q}可以是一个常量或是温度地函数• 固体内部地热流（Fourier’s Law）是[K]地基础；• 热通量、热流率、以及对流在{Q}为边界条件；•对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关•在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要地.–体、面、线•线实体地截面和轴向在DesignModeler中定义• 热分析里不可以使用点质量（PointMass）地特性•壳体和线体假设：–壳体：没有厚度方向上地温度梯度–线体：没有厚度变化，假设在截面上是一个常量温度• 但在线实体地轴向仍有温度变化•唯一需要地材料特性是导热性（ThermalConductivity）•Thermal Conductivity在Engineering Data中输入•温度相关地导热性以表格形式输入若存在任何地温度相关地材料特性，就将导致非线性求解.–如果部件间初始就没有接触，那么就不会发生热传导（见下面对pinball地解释）.–总结：–Pinball区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义地，同时还给了一个相对较小地值来适应模型里地小间距.•如果接触是Bonded（绑定地）或noseparation（无分离地），那么当面出现在pinballradius内时就会发生热传导（绿色实线表示）.PinballRadius右图中，两部件间地间距大于pinball区域，因此在这两个部件间会发生热传导.• 默认情况下，假设部件间是完美地热接触传导，意味着界面上不会发生温度实际情况下，有些条件削弱了完美地热接触传导：––––压力表面温度T使用导电脂....Tx•接⋅ (T q = TCC target - T conta ct – 式中T contact 是一个接触节点上地温度， T target 是对应目标节点上地温度–默认情况下，基于模型中定义地最大材料导热性KXX 和整个几何边界框地对角线ASMDIAG ，TCC 被赋以一个相对较大地值.TCC = KXX ⋅10,000/ ASMDIAG– 这实质上为部件间提供了一个完美接触传导• 在ANSYS Professional或更高版本，用户可以为纯罚函数和增广拉格朗日方程定义一个有限热接触传导（TCC）.–在细节窗口，为每个接触域指定TCC输入值–如果已知接触热阻，那么它地相反数除以接触面积就可得到TCC值在接触界面上，可以像接触热阻一样输入接触热传导•Spotweld（点焊）提供了离散地热传导点：–Spotweld在CAD软件中进行定义（目前只有DesignModeler和Unigraphics 可用）.T2T1•热流量： – 热流速可以施加在点、边或面上.它分布在多个选择域上.– 它地单位是能量比上时间（energy/time ）•完全绝热（热流量为0）： •热生成：– 内部热生成只能施加在实体上– 它地单位是能量比上时间在除以体积（energy/time/volume ）正地热载荷会增加系统地能量.– 可以删除原来面上施加地边界条件• 热通量：– 热通量只能施加在面上（二维情况时只能施加在边上）– 它地单位是能量比上时间在除以面积（ e nergy/time/area ）温度、对流、辐射：•完全绝热条件将忽略其它地热边界条件 • 给定温度： – 给点、边、面或体上指定一个温度– 温度是需要求解地自由度• 至少应存在一种类型地热边界条件，否则，如果热量将源源不断地输入到系统中，稳态时地温度将会达到无穷大.• 另外，给定地温度或对流载荷不能施加到已施加了某种热载荷或热边界条件地表面上 .•对流：– 只能施加在面上（二维分析时只能施加在边上）– 对流q 由导热膜系数 h ，面积A ，以及表面温度T surface 与环境温度T ambient 地差值 来定义. q = hA (T surface - T ambient )– “h ” 和 “T ambient ” 是用户指定地值– 导热膜系数 h 可以是常量或是温度地函•与温度相关地对流：–为系数类型选择Tabular(Temperature)–输入对流换热系数-温度表格数据–在细节窗口中，为h(T)指定温度地处理方式•几种常见地对流系数可以从一个样本文件中导入.新地对流系数可以保存在文件中.•辐射:– 施加在面上（二维分析施加在边上）(4 4)– 式中： Q R = σεFAT surface - T ambient• σ=斯蒂芬一玻尔兹曼常数• ε =放射率• A =辐射面面积• F = 形状系数（默认是1）– 只针对环境辐射，不存在于面面之间（形状系数假设为1）– 斯蒂芬一玻尔兹曼常数自动以工作单位制系统确定•从Workbench toolbox插入Steady-StateThermal将在projectschematic里建立一个SSThermalsystem（SS热分析）•在Mechanical 里，可以使用Analysis Settings为热分析设置求解选项.–注意，第四章地静态分析中地AnalysisDataManagement选项在这里也可以使用.加地结构载荷和约束.– 求解结构•为了实现热应力求解，需要在求解时把结构分析关联到热模型上. 在Static Structural 中插入了一个importedload 分支，并同时导入了施–温度–热通量–反作用地热流速–用户自定义结果•模拟时，结果通常是在求解前指定，但也可以在求解结束后指定.–搜索模型求解结果不需要在进行一次模型地求解.•温度：–温度是标量，没有方向•可以得到热通量地等高线或矢量图：– 热通量 q 定义为q = -KXX ⋅∇T– 可以指定Total Heat Flux （整体热通量）和DirectionalHeatFlux （方向热通量） • 激活矢量显示模式显示热通量地大小和方向•对给定地温度、对流或辐射边界条件可以得到响应地热流量：–通过插入probe指定响应热流量，或–用户可以交替地把一个边界条件拖放到Solution上后搜索响应从Probe菜单下选择或拖放边界条件•作业6.1–稳态热分析•目标：–分析图示泵壳地热传导特性版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面许可，并支付报酬.Users may use the contents or services of this article for personal study, research or appreciation, and othernon-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimate rights of this website and its relevant obligees. In addition, when any content or service of this article is used for other purposes, written permission and remuneration shall be obtained from the person concerned and the relevant obligee.转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为使用目地地合理、善意引用，不得对本文内容原意进行曲解、修改，并自负版权等法律责任.Reproduction or quotation of the content of this article must be reasonable and good-faith citation for the use of news or informative public free information. It shall not misinterpret or modify the original intention of the content of this article, and shall bear legal liability such as copyright.。

ansys workbench热分析教程6-1•本章练习稳态热分析的模拟,包括:A、几何模型B、组件-实体接触C、热载荷D、求解选项E、结果与后处理F、作业6、1• 本节描述的应用一般都能在ANSYS DesignSpace Entra或更高版本中使用,除了ANSYS Structural• 提示:在ANSYS 热分析的培训中包含了包括热瞬态分析的高级分析•对于一个稳态热分析的模拟,温度矩阵{T}通过下面的矩阵方程解得: [K(T)]{T}= {Q(T )} •假设:–在稳态分析中不考虑瞬态影响–[K] 可以就是一个常量或就是温度的函数–{Q}可以就是一个常量或就是温度的函数•上述方程基于傅里叶定律:• 固体内部的热流(Fourier’s Law)就是[K]的基础;• 热通量、热流率、以及对流在{Q} 为边界条件;•对流被处理成边界条件,虽然对流换热系数可能与温度相关•在模拟时,记住这些假设对热分析就是很重要的。

•热分析里所有实体类都被约束:–体、面、线•线实体的截面与轴向在D esignModeler中定义• 热分析里不可以使用点质量(Point Mass)的特性•壳体与线体假设:–壳体:没有厚度方向上的温度梯度–线体:没有厚度变化,假设在截面上就是一个常量温度• 但在线实体的轴向仍有温度变化• 唯一需要的材料特性就是导热性(Thermal Conductivity )• Thermal Conductivity 在 Engineering Data 中输 入• 温度相关的导热性以表格 形式输入若存在任何的温度相关的材料特性,就将导致非线性求解。

… 材料特性Training ManualB、组件-实体接触Training Manual•对于结构分析,接触域就是自动生成的,用于激活各部件间的热传导–如果部件间初始就已经接触,那么就会出现热传导。

–如果部件间初始就没有接触,那么就不会发生热传导(见下面对pinball的解释)。

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•热分析里所有实体类都被约束：–体、面、线•线实体的截面和轴向在D esignModeler中定义• 热分析里不可以使用点质量（Point Mass）的特性•壳体和线体假设：–壳体：没有厚度方向上的温度梯度–线体：没有厚度变化，假设在截面上是一个常量温度• 但在线实体的轴向仍有温度变化•唯一需要的材料特性是导热性（Thermal Conductivity）•Thermal Conductivity在Engineering Data 中输入•温度相关的导热性以表格形式输入若存在任何的温度相关的材料特性，就将导致非线性求解。

•对于结构分析，接触域是自动生成的，用于激活各部件间的热传导–如果部件间初始就已经接触，那么就会出现热传导。

–如果部件间初始就没有接触，那么就不会发生热传导（见下面对pinball的解释）。

–总结：–Pinball区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义的，同时还给了一个相对较小的值来适应模型里的小间距。

•如果接触是Bonded（绑定的）或no separation（无分离的），那么当面出现在pinball radius内时就会发生热传导（绿色实线表示）。

基于ANSYS Workbench的光学探测系统热-结构仿真分析李欢，胡亮，孟祥福，李琪，王爽（上海航天控制技术研究所，上海 201109）摘要：热载荷是导致红外探测系统失效的主要原因之一，因此本文利用ANSYS Workbench软件对某红外成像光学探测组件进行不同温度载荷下的热-结构耦合分析。

首先观察光学镜头与探测器之间后截距在不同温度载荷下的响应；然后利用光学软件ZEMAX得到后截距变化时理论上光学的成像质量；最后通过实验验证了理论计算模型，同时得到了不同温度载荷下光学探测系统的变形规律，发现探测器安装材料的热传导系数与热膨胀系数都会影响到探测系统的稳定性。

本文的研究工作对红外成像光学探测系统的设计、优化以及可靠性方面具有重要的指导意义。

关键词：光学探测；热-结构；成像；稳定性中图分类号：TN216 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2020)12-1141-10 Simulation Analysis of Thermal-Structure of an Optical Detection SystemLI Huan，HU Liang，MENG Xiangfu，LI Qi，WANG Shuang(Shanghai Aerospace Control Technology Institute, Shanghai 201109, China)Abstract：Thermal load is one of the main reasons for the failure of infrared detection system, therefore, thermal-structure coupling analysis of a certain type of infrared imaging optical detection module under different temperature loads by means of ANSYS Workbench software was performed in this study. First, the response of the back intercept between the optical lens and the detector under different temperature loads was observed, and then, the theoretical imaging quality was calculated by the optical software ZEMAX on the basis of the back intercept. Finally, the theoretical calculation models were verified by the environment test. Simultaneously, the deformation rule of the optical detection module under different temperature loads was obtained, and it was found that the conductivity coefficient and thermal expansivity of the installation material of the detector affected the stability of the detection module. This research can provide guidance on the design, optimization, and reliability of infrared imaging optical detection modules.Key words：optical detection, thermal-structure, imaging, reliability0引言红外成像探测系统通过接收目标以及背景的红外辐射，形成红外图像，同时从所得图像中检测、识别、跟踪目标[1-2]。

双温方程ansys
在ANSYS中,可以使用双温方程模型来模拟热量在固体和流体之间的传递。

双温方程模型考虑了固体和流体温度场之间的非平衡效应,因此能够更准确地预测热量传递过程。

下面是在ANSYS中使用双温方程模型的一些步骤:
1. 建立几何模型和网格划分
首先,需要建立所研究问题的几何模型,并对其进行适当的网格划分。

2. 定义材料属性
需要为固体和流体分别定义密度、比热容、导热系数等热物理参数。

3. 设置边界条件
根据实际问题,设置合适的温度、热流、对流等边界条件。

4. 激活双温模块
在ANSYS Workbench中,需要激活"双温"(Dual-Phasic)模块。

5. 插入双温方程
在"插入方程"对话框中,选择"双温方程"。

6. 设置双温方程参数
需要设置一些参数,如固-液界面面积密度、固-液间换热系数等。

这些参数可以根据实验数据或经验公式估算。

7. 求解方程
设置求解器参数后,即可对双温方程进行求解,获得固体和流体的温度场分布。

8. 后处理结果
使用ANSYS后处理模块,可以对温度场等结果进行可视化,并提取感兴趣的数据。

使用ANSYS中的双温方程模型需要对问题有较好的物理理解,并正确设置各种参数。

同时,还需要验证模型的准确性,必要时可以与实验数据或其他数值方法进行对比。

双温方程模型在一些工程领域(如冷却系统、金属凝固等)具有广泛的应用。