ansys稳态及瞬态热分析.ppt
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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:(3-1)=0+-q 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。
对话框5中,Material菜单,New Model选项,添加多种材料的热参数。
ANSYS热分析指南(第三章)第三章稳态热分析3.1稳态传热的定义ANSYS/Multiphysics,ANSYS/Mechanical,ANSYS/FLOTRAN和ANSYS/Professional这些产品支持稳态热分析。
稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响。
通常在进行瞬态热分析以前,进行稳态热分析用于确定初始温度分布。
也可以在所有瞬态效应消失后,将稳态热分析作为瞬态热分析的最后一步进行分析。
稳态热分析可以计算确定由于不随时间变化的热载荷引起的温度、热梯度、热流率、热流密度等参数。
这些热载荷包括:对流辐射热流率热流密度(单位面积热流)热生成率(单位体积热流)固定温度的边界条件稳态热分析可用于材料属性固定不变的线性问题和材料性质随温度变化的非线性问题。
事实上,大多数材料的热性能都随温度变化,因此在通常情况下,热分析都是非线性的。
当然,如果在分析中考虑辐射,则分析也是非线性的。
3.2热分析的单元ANSYS和ANSYS/Professional中大约有40种单元有助于进行稳态分析。
有关单元的详细描述请参考《ANSYS Element Reference》,该手册以单元编号来讲述单元,第一个单元是LINK1。
单元名采用大写,所有的单元都可用于稳态和瞬态热分析。
其中SOLID70单元还具有补偿在恒定速度场下由于传质导致的热流的功能。
这些热分析单元如下:表3-1二维实体单元表3-2三维实体单元表3-3辐射连接单元表3-4传导杆单元表3-5对流连接单元表3-6壳单元表3-7耦合场单元表3-8特殊单元3.3热分析的基本过程ANSYS热分析包含如下三个主要步骤:前处理:建模求解:施加荷载并求解后处理:查看结果以下的内容将讲述如何执行上面的步骤。
首先,对每一步的任务进行总体的介绍,然后通过一个管接处的稳态热分析的实例来引导读者如何按照GUI路径逐步完成一个稳态热分析。
最后,本章提供了该实例等效的命令流文件。
A N S Y S热分析指南——A N S Y S稳态热分析ANSYS热分析指南(第三章)第三章稳态热分析3.1稳态传热的定义ANSYS/Multiphysics,ANSYS/Mechanical,ANSYS/FLOTRAN和ANSYS/Professional这些产品支持稳态热分析。
稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响。
通常在进行瞬态热分析以前,进行稳态热分析用于确定初始温度分布。
也可以在所有瞬态效应消失后,将稳态热分析作为瞬态热分析的最后一步进行分析。
稳态热分析可以计算确定由于不随时间变化的热载荷引起的温度、热梯度、热流率、热流密度等参数。
这些热载荷包括:对流辐射热流率热流密度(单位面积热流)热生成率(单位体积热流)固定温度的边界条件稳态热分析可用于材料属性固定不变的线性问题和材料性质随温度变化的非线性问题。
事实上,大多数材料的热性能都随温度变化,因此在通常情况下,热分析都是非线性的。
当然,如果在分析中考虑辐射,则分析也是非线性的。
3.2热分析的单元ANSYS和ANSYS/Professional中大约有40种单元有助于进行稳态分析。
有关单元的详细描述请参考《ANSYS Element Reference》,该手册以单元编号来讲述单元,第一个单元是LINK1。
单元名采用大写,所有的单元都可用于稳态和瞬态热分析。
其中SOLID70单元还具有补偿在恒定速度场下由于传质导致的热流的功能。
这些热分析单元如下:表3-1二维实体单元表3-2三维实体单元表3-3辐射连接单元表3-4传导杆单元表3-5对流连接单元表3-6壳单元表3-7耦合场单元表3-8特殊单元3.3热分析的基本过程ANSYS热分析包含如下三个主要步骤:前处理:建模求解:施加荷载并求解后处理:查看结果以下的内容将讲述如何执行上面的步骤。
首先,对每一步的任务进行总体的介绍,然后通过一个管接处的稳态热分析的实例来引导读者如何按照GUI路径逐步完成一个稳态热分析。
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:建模施加荷载并求解ANSYS 热分析指南(第四章) 第四章瞬态热分析Load▲ Stepped (KBCJ) ■SteppedSteady<state analysis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。