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Workbench瞬态热分析问题描述：将一个温度为900摄氏度的钢球放在空气中冷却，分别查看钢球和外部空气的温度变化。
分析类型：瞬态热分析分析平台：ANSYS Workbench 17.0分析人：技术邻一无所有就是打拼的理由研究模型：自定义一、引言结构热分析主要包括热传导、热对流、热辐射，热分析遵循热力学第一定律，即能量守恒。
传热即是热量传递，凡是有温差存在的地方，必然有热量的传递。
传热现象在现实生活中普遍存在，比如食物的加热，冷却，有相变存在的蒸发冷凝换热等。
热分析类型主要有稳态热分析和瞬态热分析。
稳态热分析中，我们只关心物体达到热平衡状态时的热力条件，而不关心达到这种状态所用的时间。
在稳态热分析中，任意节点的温度不随时间的变化而变化。
一般来说，在稳态热分析中所需要的唯一材料属性是热导率。
在瞬态热分析中，我们只关心模型的热力状态与时间的函数关系，比如对水的加热过程。
在瞬态热分析中，需要对材料赋予热导率，密度，比热容等材料属性及初始温度，求解时间和时间增量这些边界条件。
在装配体的热分析中，我们还要考虑到接触区域传热，由于接触面可能存在表面粗糙度，接触压力等情况存在，导致存在接触热阻。
接触面存在两种传热方式，一种是附体间的热传递，另一种是通过空隙层的热传导，但因为气体的热导率比较低，所以接触热阻不利于传热。
由于钢球散热与时间有关，我们选择瞬态热分析进行钢球的散热分析。
二、分析思路及流程在分析中，我们忽略空气的流动。
先进行稳态热分析，获得瞬态热分析的初始条件，然后将其传递到瞬态热分析中；在瞬态热分析中添加空气对流换热，来求解随时间变化的温度场。
分析流程如下图所示：三、模型建立及网格划分：由于选取模型比较简单，我们在DM中建立一个钢球，选择钢球的半径为30mm，然后在外侧包络一层空气，包络厚度选择30mm，由于模型是对称的，为了节省计算时间，减少计算量，选取1/4模型进行研究（也可以选取1/8）。
由于模型较为简单，网格采用自动划分，模型及网格如下图所示：四、边界条件施加及结果分析：因为该问题为瞬态热分析，我们需要先进行稳态热分析获得瞬态热分析所需要的初始条件，对钢球设置初始温度为900摄氏度，空气初始温度为22摄氏度，将稳态热分析的结果作为瞬态分析的初始条件，对空气对流换热系数为10W/m2K。
Hypermesh基础培训教程一、引言Hypermesh是一款功能强大的有限元前处理器，广泛应用于结构分析、热分析、流体分析等领域。
本教程旨在帮助初学者快速掌握Hypermesh的基础操作，为后续的高级应用打下坚实基础。
通过本教程的学习，读者将能够熟练地进行几何建模、网格划分、材料属性定义、边界条件施加等基本操作。
二、Hypermesh界面及基本操作1.启动Hypermesh在安装完Hypermesh软件后，双击桌面图标启动程序。
初次启动时，系统会提示设置工作目录，选择一个便于管理的路径即可。
2.界面介绍Hypermesh界面主要包括菜单栏、工具栏、主窗口、状态栏等部分。
菜单栏包含文件、编辑、视图、网格、工具等菜单，通过菜单可以执行各种操作。
工具栏提供了常用的快捷操作按钮，方便用户快速执行命令。
主窗口用于显示几何模型、网格、分析结果等。
状态栏位于界面底部，显示当前操作的状态信息。
3.基本操作(1)打开模型：通过菜单栏“文件”→“打开”命令，选择相应的几何文件（如iges、stp等格式），打开模型。
(2)缩放、旋转、平移视图：通过工具栏的相应按钮，可以调整视图的显示。
同时，鼠标滚轮可以控制视图的缩放。
(3)选择元素：鼠标左键单击选择单个元素，按住Ctrl键同时单击可以选择多个元素。
(4)创建集合：通过菜单栏“编辑”→“创建集合”命令，可以将选中的元素创建为一个集合，便于后续操作。
(5)撤销与重做：通过菜单栏“编辑”→“撤销”或“重做”命令，可以撤销或重做上一步操作。
三、几何建模1.几何清理在实际工程中，导入的几何模型往往存在冗余面、重叠边等问题，需要进行几何清理。
Hypermesh提供了丰富的几何清理工具，如合并顶点、删除线、删除面等。
2.创建几何元素Hypermesh支持创建点、线、面、体等几何元素。
通过菜单栏“几何”→“创建”命令，选择相应的几何元素创建工具，如创建点、创建线、创建面等。
3.几何编辑Hypermesh提供了丰富的几何编辑功能，如移动、旋转、缩放、镜像、复制等。
![【免费】ANSYS热分析边界条件06[10]](https://img.taocdn.com/s1/m/42d655d43186bceb19e8bb13.png)
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】。
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：dxdT k q -=''，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。
第10 章热分析典型工程实例本章要点拉伸特征旋转特征扫掠特征混合特征孔特征壳特征本章案例某型号手机电池的散热分析冷库复合隔热板热量流动分析电子元器件散热装置温度分析10.1 工程实例1——某型号手机电池的散热分析该算例为某型手机电池的散热分析，如图10-1为某型号手机背面的照片，图中可见手机的电池的位置。
在手机工作时，电池可向外传递热量。
使用手机的读者应该都体会过手机电池发热的现象，特别是在长时间接打电话时，这种现象尤为明显。
本实例对某型号手机进行分析，电池的标准电压为3.7V，电池容量为750mAh。
试求手机开机状态下外壳的温度分布。
手机的各部分材料性能参数如表10.1所示。
图10-1 手机背面照片在计算分析过程中我们将手机看做三个组成部分：塑料外壳、手机内部材料和手机电池。
忽略手机内部线路和芯片，可以将手机电池看做唯一热源。
简化后的手机模型如图10-2所示，图中单位均为cm。
本实例拟采用Solid Tet 10node 87单元进行分析。
由于电池功率和环境温度均可视为恒定不变，因此分析类型为稳态。
图10-2 简化后的手机模型由电池的电压和电流可以算得电池的功率：==⨯=P UI 3.70.75 2.775W电池的体积为：3=⨯⨯=V0.040.010.050.00002m电池的发热量：3==Q P/V138750W/m——附带光盘“Ch10\实例10－1_start”——附带光盘“Ch10\实例10－1_end”——附带光盘“A VI\Ch10\10－1.avi”1、定义分析文件名1、选择Utility Menu>File>Change Jobname，在弹出的单元增添对话框中输入Example10-1，然后点击OK按钮。
2、选择Main Menu>Preferences，弹出Preferences for GUI Filtering对话框，点选Thermal复选框，单击OK按钮关闭该对话框。
热分析边界条件的施加
稳态热分析可以直接在实体模型或单元模型上施加5种载荷（边界条件）。
1)恒定温度（TEMP）
恒定温度作为自由度约束施加在温度已知的边界上。
命令：D。
GUI路径：Main menu→Solution→Define Loads→Apply→Thermal→Temperature。
2)热流率（HEAT）
热流率作为节点集中载荷，主要用于线单元模型中，（通常，在线单元模型上不能施加对流或热流密度载荷）；如果输入的值为正，代表热流流入节点，即单元获取热量。
如果温度与热流率同时施加在一节点上则ANSYS将仅考虑温度。
命令：F。
GUI路径：Main menu→Solution→Define Loads→Apply→Thermal→Heat Flow。
3)对流（CONV）
对流边界条件作为面载荷施加于实体的外表面，它仅可施加于实体单元和壳单元模型上，对于线模型，可以通过对流线单元LINK34施加对流载荷。
命令：SF。
GUI路径：Main menu→Solution→Define Loads→Apply→Thermal→Convection。
4)热流密度（HFLUX）
热流密度也是一种面载荷。
如果通过单位面积的热流率已知，或能通过计算得到时，可以在模型相应的外表面施加热流密度载荷。
输入的值为正时，代表热流流入单元。
热流密度也仅适用于实体单元和壳单元。
热流密度与对流可以施加在同一外表面，但ANSYS仅读取最后施加的面载荷进行计算。
命令：SF。
GUI路径：Main menu→Solution→Define Loads→Apply→Thermal→Heat Flux。
5)热量生成速率
热量生成速率可以作为体载荷施加于单元上，可以模拟化学反应生成热或电流生热。
它的单位是单位体积的热流率。
命令：BF，BFE。
GUI路径：Main menu→Solution→Define Loads→Apply→Thermal→Heat Generat。
可以直接在实体模型或有限元模型上施加载荷和边界条件，这些载荷和边界条件是单值的，也可以用表格或函数的方式来定义复杂的边界条件。
