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ANSYSIcepak瞬态模拟计算案例stepbystep一、写在前面本教程的目的是演示ANSYS Icepak的瞬态热模拟计算功能。
在这个案例中，读者可以掌握：1.对热模拟定义瞬态设置；2.对几何指定随时间变化的参数；3.通过组（Group）拷贝模型；4.检查瞬态热模拟的计算结果，包括计算结果的动画展示；注意：由于网格划分方法和Fluent求解器版本的不同，网格数以及计算结果可能略有不同。
二、案例描述本案例模型包括：一个散热器、4个面热源位于散热器基板底部，每个热源热耗随时间进行变化，峰值热耗100w。
整体模型放置于在自然冷却的环境下进行散热。
(假定读者熟悉ANSYS Icepak的基本操作，不熟悉读者可点击文尾的阅读原文查看笔者在仿真秀官网发布视频教程)三、热模拟过程1、启动ANSYS Icepak，建立新的项目，并对其命名为Transient；Icepak的项目不允许有中文、星号*、逗号，等等字符，输入字母或者数字即可。
2、打开Problem setup—Basic parameters，进入Transient setup面板，选择Transient，进行瞬态设置，在Start和End中分别输入0和20，表示计算的总时长为20s。
3、点击Edit parameters ，选择Time step时间步长，将其设置为1s，并且在Solution save interval中也设置为1（Time step与Solution save interval数值的乘积表示瞬态计算结果保存的频率，即多少S保存一次结果），点击 Transient parameters面板的Accept，保存瞬态时间的设置。
注意：每个工况的时间步长是不一致的，如果时间步长过大，则瞬态时间的精度不够，可能导致瞬态计算结果不稳定，求解发散；但是如果时间步长过小，则造成计算耦合的时间非常长。
4、构建热模型①Cabinet：双击打开cabinet面板，点击属性，修改Min y、Max y为Opening，点击Done。
+ qANSYS 稳态和瞬态热模拟基本步骤基于 ANSYS 9.0一、 稳态分析从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上，热分析包括稳态和瞬态 热分析。
其中，稳态指的是系统的温度场不随时间变化，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流出系统的热量：q 流入生成流出 - q =0在稳态分析中，任一节点的温度不随时间变化。
基本步骤：（为简单起见，按照软件的菜单逐级介绍） 1、选择分析类型点击 Preferences 菜单，出现对话框 1。
（3- 1）对话框 1我们主要针对的是热分析的模拟，所以选择 Thermal 。
这样做的目的是为了 使后面的菜单中只有热分析相关的选项。
2、定义单元类型GUI ：Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 出现对话框 2对话框 2点击Add,出现对话框3对话框3在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种，根据所建立的模型选择合适的热分析单元。
对于三维模型，多选择SLOID87：六节点四面体单元。
3、选择温度单位默认一般都是国际单位制，温度为开尔文（K）。
如要改为℃，如下操作GUI：Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。
4、定义材料属性对于稳态分析，一般只需要定义导热系数，他可以是恒定的，也可以随温度变化。
GUI:Preprocessor>Material Props>Material Models出现对话框4对话框4一般热分析，材料的热导率都是各向同性的，热导率设定如对话框5.对话框5若要设定材料的热导率随温度变化，主要针对半导体材料。
则需要点击对话框5中的Add Temperature选项，设置不同温度点对应的热导率，当然温度点越多，模拟结果越准确。
设置完毕后，可以点击Graph按钮，软件会生成热导率随温度变化的曲线。
第33例瞬态热分析实例——水箱本例介绍了利用ANSYS进行瞬态热分析的方法和步骤、瞬态热分析时材料模型所包含的内容，以及模型边界条件和初始温度的施加方法。
33.1概述热分析是计算热应力的基础，热分析分为稳态热分析和瞬态热分析，稳态热分析将在后面两个例子中介绍，本例介绍瞬态热分析。
33.1.1 瞬态热分析的定义瞬态热分析用于计算系统随时间变化的温度场和其他热参数。
一般用瞬态热分析计算温度场，并找到温度梯度最大的时间点，将此时间点的温度场作为热载荷来进行应力计算。
33.1.2 嚼态热分析的步骤瞬态热分析包括建模、施加载荷和求解、查看结果等几个步骤。
1．建模瞬态热分析的建模过程与其他分析相似，包括定义单元类型、定义单元实常数、定义材料特性、建立几何模型和划分网格等。
注意：瞬态热分析必须定义材料的导热系数、密度和比热。
2.施加载荷和求解(1)指定分析类型，Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis,选择Transient。
(2)获得瞬态热分析的初始条件。
定义均匀的初始温度场：Main Menu→Solution→Define Loads→Settings→Uniform Temp，初始温度仅对第一个子步有效，而用Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Thermal→Temperature命令施加的温度在整个瞬态热分析过程中均不变，应注意二者的区别。
定义非均匀的初始温度场：如果非均匀的初始温度场是已知的，可以用Main Menu→Solution→Define Loads →Apply→Initial Condit'n→Define即IC命令施加。
非均匀的初始温度场一般是未知的，此时必须先进行行稳态分析确定该温度场。
该稳态分析与一般的稳态分析相同。
注意：要设定载荷（如已知的温度、热对流等），将时间积分关闭，选择Main Menu→Solution→Load Step Opts →Time/Frequenc→Time Integration→Amplitude Decay;设定只有一个子步，时间很短（如(0.01s)的载荷步，Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time→Time Step。
ANSYSMaxwell瞬态分析报告案例1.Maxwell 2D: 金属块涡流损耗（一）启动W o r k b e n c h并保存1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 15.0→Workbench 15.0命令，启动ANSYS Workbench 15.0，进入主界面。
2.进入Workbench后，单击工具栏中的按钮，将文件保存。
（二）建立电磁分析1.双击Workbench平台左侧的T oolbox→Analysis Systems→Maxwell 2D此时在ProjectSchematic中出现电磁分析流程图。
2.双击表A中的A2，进入Maxwell软件界面。
在Maxwell软件界面可以完成有限元分析的流程操作。
3.选择菜单栏中Maxwell 2D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框(1)Geometry Mode:Cylinder about Z(2)Magnetic:Transient(3)单击OK按钮4.依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units对话框，将单位设置成mm，并单击OK按钮。
（三）建立几何模型和设置材料1.选择菜单栏中Draw→Rectangle 命令，创建长方形在绝对坐标栏中输入：X=500，Y=0，Z=0，并按Enter键在相对坐标栏中输入：dX=20，dY=0，dZ=500，并按Enter键2.选中长方形，选择菜单栏中Edit→Duplicate along line命令在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键在相对坐标栏中输入：dX=50，dY=0，dZ=0，并按Enter键弹出Duplicate along line对话框，在对话框中Total Number:3，然后单击OK按钮。
3.选中3个长方形右击，在快捷菜单中选择Assign Material命令，在材料库中选择Aluminum，然后单击OK按钮。
Ansys作业—瞬态热分析问题描述瞬态热分析实例1长方形地板，几何参数及其边界条件如图3-6 所示.板地宽度为5cm，其中间有一个半径为1cm 地圆孔.板地初始温度为20℃，将其右侧突然置于温度为20℃且对流换热系数为100W/M2℃地流体中，左端置于温度为500℃地温度场，试计算：⏹（1）第1s 和第50s板内地温度分布情况.⏹（2）整个板在前50s内地温度变化过程.⏹（3）圆孔边缘A点处温度随时间变化曲线.1.建立有限元模型首先建立瞬态传热分析所需地有限元模型，选择单元.(1) 选择热分析单元，操作如下：GUI：Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete在弹出地对话框中，单击Add.在单元类型库对话框中选择Plane55单元.单击OK.命令：ET,1,PLANE55(2) 定义材料属性首先进入Define Material Model Behavior对话框，操作如下：GUI：Main Menu > Preprocessor > Material Props下面定义瞬态热分析所需地材料参数，如热传导率、比热容及材料密度：定义热传导GUI：Main Menu > Preprocessor > Material Props > Thermal > Conductivity > Isotropic在弹出地定义材料热传导率对话框中地KXX 栏键入“5”.命令：MPDATA,KXX,1,,5定义比热容GUI：Main Menu > Preprocessor > Material Props > Thermal > Specific Heat在弹出地定义比热容对话框中地C栏键入“200”.命令：MPDATA,C,1,,200定义密度GUI：Main Menu > Preprocessor > Material Props > Thermal > Density在弹出密度定义对话框中地DENS栏键入“5000”.命令：MPDATA,DENS,1,,5000材料属性定义完毕.(3)建立实体模型根据本例所用模型，首先需要创建矩形，然后是圆，最后在矩形板中央减去（Substract）圆.下面介绍建立实体模型地操作：创建矩形命令：RECTNG,0,0.15,0,0.05创建圆面其操作如下：GUI：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Circle > By dimensions 在弹出对话框中，单击OK得到圆面.命令：CYL4, 0.075, 0.025, 0.01相减根据ANSYS建模过程中面序号赋值原理，直接可以肯定圆面序号为2，矩形序号为1，因此采用直接键入命令建实体模型：命令：asba,1,2图1 实体模型(4) 设定网格尺寸并划分网格图2 有限元模型2.施加载荷并求解(1)选择分析类型GUI：Main Menu > Preprocessor > Loads > Analysis Type > New Analysis 选择Transient 分析，单击OK.在弹出地子对话框中单击OK.(2)定义初始条件板地初始温度为20℃，设置初始温度操作如下：GUI：Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Initial Condit'n > Define在弹出地拾取对话框中，单击Pick All.弹出Define Initial Conditions对话框，命令：IC,All,TEMP,20,(3)定义热约束定义对流边界GUI：Utility Menu > Plot > lines命令：LPLOT定义对流载荷/边界首先进入Apply Conv on lines 对话框，操作如下：GUI：Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Thermal > Convection > On Lines在弹出对话框中，键入Film coefficient和Bulk Temperature值.命令：SFL,L2,CONV,100, ,20,定义稳态热边界在边线上定义稳态热边界，操作如下：GUI：Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Thermal > Temperature > On Lines在弹出对话框中，键入边界温度为“500”.单击OK.命令：DL,L4, ,TEMP,500,1图3施加边界条件和载荷(4)设置时间及时间步进参数GUI：Main Menu > Solution > Load Step Opts > Time/Frequenc > Time –time steps在Time and time Step Optios对话框中按照下图设置，其余选项不变.TIME,50AUTOTS,1DELTIM,1,0.1,2.5,1KBC,0下面确认时间积分选项打开.操作如下：GUI：Main Menu > Solution > Load Step Opts > Time/Frequenc > Time Integration保持默认设置，单击OK.命令：TIMINT,1TINTP,0.005, , ,-1,0.5,-1(5)设置输出控制GUI：Main Menu > Solution > Load Step Opts > Output Ctrls > DB/Results File 在File Write Frequency栏选项 Every Substep.命令：OUTRES,ALL,ALL,(6)求解GUI：Main Menu > Solution > Solve > Current LS.命令：Solve3.查看分析结果（1）POST1后处理，显示第1s和和第50s时温度场.图4显示第1s时地温度场重复上述操作，读入第50s时结果并显示温度场.下图所示为第50s温度场.图5显示第50s时地温度场(2)POST26 后处理需要查看A点随时间变化地温度场，首先必须定义A点温度变量，然后才能显示A点处.定义A点温度变量显示A 点温度随时间变化曲线，单击“GRAPH VARIABLE 按钮，得到A 点温度随时间变化曲线.图6A点温度-时间变化曲线4.命令流文件!进入前处理/prep7 /COM,Thermal Et,1,plane55Mp,dens,1,5000Mp,kxx,1,5Mp,c,1,200Save!创建几何模型Rectng,0,0.15,0,0.05CYL4,0.075,0.025,0.01Asba,1,2Save!划分网格SMRT,3Amesh,ALLSave!进入加载求解/soluAntype,transTRNOT,FULLLUMPM,0Ic,all,temp,20SaveLplotSFL,2,conv,100,,20 DL,4,,TEMP,500,0Time,50Kbc,0Autots,onDeltim,1,0.1,2.5,1Timint,onTINTP,0.005,,,-1,0.5,-1Outres,all,allSolveFINISH/POST1!*/EFACET,1PLNSOL, TEMP,, 0瞬态传热分析实例21.问题描述：一个直径为0.12m，温度为900摄氏度地钢球突然放入盛满了水地，完全绝热地横截面直径和孤傲度均为0.6m地圆柱体水箱中，水地温度为20，材料参数如图所示，求解10分钟后钢球与水地温度场分布（钢球置于水箱正中央）.2. 问题分析属于瞬间热传导问题，研究对象为钢球和水，根据轴对称性，在求解过程中取钢球和水中心纵截面地1/4建立几何模型，选择PLANE55轴对称单元进行分析.3.建立模型(1)添加标题添加标题，操作如下GUI：Utility Menu > File > Change Title在弹出地Referenc for GUI Filtering对话框中，选择 Thermal.单击OK.(2) 选择单元在单元类型库对话框中选择Plane55单元.单击OK.在Element behavior K3下拉框中选择Axisymmetric选项，其余默认.(3)定义材料属性1⏹定义热传导率在弹出地定义材料热传导率对话框中地KXX 栏键入“70”.⏹定义比热容在弹出地定义比热容对话框中地C栏键入“448”⏹定义密度在弹出密度定义对话框中地DENS栏键入“7800”.(4)定义材料属性2⏹定义热传导率在弹出地定义材料热传导率对话框中地KXX 栏键入“0.61”.⏹定义比热容在弹出地定义比热容对话框中地C栏键入“4185”⏹定义密度在弹出密度定义对话框中地DENS栏键入“1000”.(5)建立实体模型图7平面实体模型4.设定网格尺寸并划分网格图8有限元模型5．加载及求解求解之前首先要选择分析类型，然后定义边界条件及其载荷步选项，最后计算.首先选择分析类型.图9求解后显示图6.查看求解结果在POST1后处理器中查看结果图10总体温度场等值线图图11水地温度场等值线图图12球体温度场等值线图图13球心温度随时间地变化关系图7.命令流文件/Title,Transient slab ProblemKEYW, PR_THERM, !指定分析类型为热分析/prep7ET,1,Plane55KEYOPT,1,3,1MP,KXX,1,70MP,DENS,1,7800MP,C,1,448MP,KXX,2,0.61MP,DENS,2,1000MP,C,2,4185RECTANG,0,0.3,O,0.3PCIRC,0.06,0,0,90AOVERLAP,ALLNUMCMP,AREANUMCMP,LINE/TITLE,GEOMETRIC MODELAPLOTMSHAPE,0,2DMSHKEY,1LPLOT/PNUM,LINE,1/PNUM,AREA,1/REPLOTLSEL,S,LINE,,4,5LESIZE,ALL,,,30,0.1LSEL,S,LINE,,6,7 !选择线段6，7LESIZE,ALL,,,32,0.1 !设置单元数量LSEL,S,LINE,,3 !选择线段3LESIZE,ALL,,,30 !设置单元数量ALLSELLCCAT,2,1 !将线段12联接在一起MAT,1 !选择材料参考号1AMESH,1 !对面1进行网格划分MAT,2 !选择材料参考号1AMESH,2 !对面1进行网格划分/TITLE, ELEMENTS IN MODELEPLOTFINISH/SOLUANTYPE,TRANSTIMINT,OFFTIME,0.01DELTIM,0.01ESEL,S,MAT,,1NSLE,SD,ALL,TEMP,900ESEL,S,MAT,,2NSLE,SD,ALL,TEMP,20ALLSELSOLVETIMINT,ONTIME,600DELTIM,26,2,200AUTOS,ONDDELE,ALL,TEMPOUTRES,,ALLSOLVEFINISH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.GMsIa。
ANSYS 稳态和瞬态热模拟基本步骤基于ANSYS 9.0一、 稳态分析从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上，热分析包括稳态和瞬态热分析。
其中，稳态指的是系统的温度场不随时间变化，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流出系统的热量：=0q q q +-流入生成流出 在稳态分析中，任一节点的温度不随时间变化。
基本步骤：（为简单起见，按照软件的菜单逐级介绍）1、 选择分析类型点击Preferences 菜单，出现对话框1。
对话框1我们主要针对的是热分析的模拟，所以选择Thermal 。
这样做的目的是为了使后面的菜单中只有热分析相关的选项。
2、 定义单元类型GUI ：Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 出现对话框2对话框2（3-1）点击Add,出现对话框3对话框3在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种，根据所建立的模型选择合适的热分析单元。
对于三维模型，多选择SLOID87：六节点四面体单元。
3、选择温度单位默认一般都是国际单位制，温度为开尔文（K）。
如要改为℃，如下操作GUI：Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。
4、定义材料属性对于稳态分析，一般只需要定义导热系数，他可以是恒定的，也可以随温度变化。
GUI: Preprocessor>Material Props> Material Models 出现对话框4对话框4一般热分析，材料的热导率都是各向同性的，热导率设定如对话框5.对话框5若要设定材料的热导率随温度变化，主要针对半导体材料。
则需要点击对话框5中的Add Temperature选项，设置不同温度点对应的热导率，当然温度点越多，模拟结果越准确。
设置完毕后，可以点击Graph按钮，软件会生成热导率随温度变化的曲线。
4.1瞬态传热的定义ANSYS/Multiphysics , ANSYS/Mechanical, ANSYS/FLOTRANANSYS/Professional 这些产品支持瞬态热分析。
瞬态热分析用于计算一个系统 的随时间变化的温度场及其它热参数。
在工程上一般用瞬态热分析计算温度场， 并将之作为热载荷进行应力分析。
许多传热应用一热处理问题，喷管，引擎堵塞, 管路系统，压力容器等，都包含瞬态热分析。
瞬态热分析的基本步骤与稳态热分析类似。
主要的区别是瞬态热分析中的载 荷是随时间变化的。
为了表达随时间变化的载荷，可使用提供的函数工具描述载 荷〜时间曲线并将该函数作为载荷施加（请参考《ANSYS Basic Porcedures Guide 》中的“施加函数边界条件载荷”），或将载荷〜时间曲线分为载荷步。
载荷〜时间曲线中的每一个拐点为一个载荷步，如下图所示 ：图4-1用荷载步定义时变荷载对于每一个载荷步，必须定义载荷值及时间值，同时还需定义其它载荷步选 项，如：载荷步为渐变或阶跃、自动时间步长等，定义完一个载荷步的所有信息 后，将其写为载荷步文件，最后利用载荷步文件统一求解。
本章对一个铸件的分 析的实例对此有进一步说明。
4.2瞬态热分析中使用的单元和命令 瞬态热分析中使用的单元与稳态热分析相同，第三章对单元有简单的描述。
要了解每个单元的详细说明，请参阅《 ANSYS Eleme nt Refere nee 》。
要了解每 个命令的详细功能，请参阅《ANSYS Comma nds Refere nce 。
4.3瞬态热分析的过程瞬态热分析的过程为：建模ANSYS 热分析指南（第四章）第四章瞬态热分析Load ▲ Stepped (KBCJ)■SteppedSteady<state analysis施加荷载并求解在后处理中查看结果以下的内容将讲述瞬态分析的基本步骤，由于并不是每个瞬态分析的过程都一致，因此本书先对整个过程进行了一般的讲解，再进行实例的分析。
ANSYS瞬态传热分析教程瞬态传热分析的定义瞬态热分析用于计算一个系统的随时间变化的温度场及其它热参数。
在工程上一般用瞬态热分析计算温度场，并将之作为热载荷进行应力分析。
瞬态热分析的基本步骤与稳态热分析类似。
主要的区别是瞬态热分析中的载荷是随时间变化的。
为了表达随时间变化的载荷，首先必须将载荷～时间曲线分为载荷步。
载荷～时间曲线中的每一个拐点为一个载荷步，如下图所示。
对于每一个载荷步，必须定义载荷值及时间值，同时必须选择载荷步为渐变或阶越。
瞬态热分析中的单元及命令瞬态热分析中使用的单元与稳态热分析相同。
要了解每个单元的详细说明，请参阅《A NSYS Element Reference Guide》ANSYS 瞬态热分析的主要步骤建模加载求解后处理建模确定jobname、title、units, 进入PREP7；定义单元类型并设置选项；如果需要，定义单元实常数；定义材料热性能：一般瞬态热分析要定义导热系数、密度及比热；建立几何模型；对几何模型划分网格。
加载求解1、定义分析类型如果第一次进行分析，或重新进行分析GUI: Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis>TransientCommand: ANTYPE,TRANSIENT,NEW如果接着上次的分析继续进行（例如增加其它载荷）GUI: Main Menu>Solution>Analysis Type>RestartCommand: ANTYPE,TRANSIENT,REST2、获得瞬态热分析的初始条件①、定义均匀温度场如果已知模型的起始温度是均匀的，可设定所有节点初始温度Command:TUNIFGUI: Main Menu> Solution>-Loads->Settings>Uniform Temp如果不在对话框中输入数据，则默认为参考温度，参考温度的值默认为零，但可通过如下方法设定参考温度：Command:TREFGUI: Main Menu> Solution>-Loads->Settings>Reference Temp注意：设定均匀的初始温度，与如下的设定节点的温度（自由度）不同Command:DGUI: Main Menu>Solution>-Loads->Apply>-Thermal->Temperature>On Nodes初始均匀温度仅对分析的第一个子步有效；而设定节点温度将保持贯穿整个瞬态分析过程，除非通过下列方法删除此约束：Command:DDELEGUI: Main Menu> Solution>-Loads->Delete>-Thermal-Temperature>On Nodes②、设定非均匀的初始温度在瞬态热分析中，节点温度可以设定为不同的值：Command:ICGUI: Main Menu> Solution>Loads>Apply>-Initial Condit'n>Define如果初始温度场是不均匀的且又是未知的，就必须首先作稳态热分析确定初始条件：设定载荷（如已知的温度、热对流等）将时间积分设置为OFF：Command: TIMINT, OFFGUI: Main Menu> Preprocessor>Loads>-Load Step Opts-Time/Frequen c>Time Integration设定一个只有一个子步的，时间很小的载荷步（例如0.001）：Command: TIMEGUI: Main Menu> Preprocessor>Loads>-Load Step Opts-Time/Frequen c>Time and Substps写入载荷步文件：Command:LSWRITEGUI: Main Menu> Preprocessor>Loads>Write LS File或先求解：Command:SOLVEGUI: Main Menu> Solution>Solve>Current LS注意：在第二载荷步中，要删去所有设定的温度，除非这些节点的温度在瞬态分析与稳态分析相同。
