(瞬态)ansys热分析例题2

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问题描述:一个30公斤重、温度为70℃的铜块,以及一个20公斤重、温度为80℃的铁块,突然放入温度为20℃、盛满了300升水的、完全绝热的水箱中,如图所示。过了一个小时,求铜块与铁块的最高温度(假设忽略水的流动)。

材料热物理性能如下:热性能单位制

铜铁水

导热系数W/m℃383 37 0.61

密度Kg/m 8889 7833 996

比热J/kg℃390 448 4185

菜单操作过程:

一、设置分析标题

1、选择“Utility Menu>File>Change Jobname”,输入文件名Transient1。

2、选择“Utility Menu>File>Change Title”输入Thermal Transient Exercise 1。

二、定义单元类型

1、选择“Main Menu>Preprocessor”,进入前处理。

2、选择“Main Menu>Preprocesor>Element Type>Add/Edit/Delete”。选择热平面单元plane77。

三、定义材料属性

1、选择“Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models”,在弹出的材料定义窗口中顺序双击Thermal选项。

2、点击Conductivity,Isotropic,在KXX框中输入383;点击Density,在DENS框中输入8898;点击Specific Heat,在C框中输入390。

3、在材料定义窗口中选择Material>New Model,定义第二种材料。

4、点击Conductivity,Isotropic,在KXX框中输入70;点击Density,在DENS框中输入7833;点击Specific Heat,在C框中输入448。

5、在材料定义窗口中选择Material>New Model,定义第三种材料。

6、点击Conductivity,Isotropic,在KXX框中输入.61;点击Density,在DENS框中输入996;点击Specific Heat,在C框中输入4185。

四、创建几何模型

1、选择“Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas->Retangle>By Dimensions”,输入X1=0, Y1=0, X2=0.6, Y2=0.5, 点击Apply;输入X1=0.15, Y1=0.225, X2= 0.225,Y2=0.27, 点击Apply;输入X1=0.6-0.2-0.058, Y1=0.225, X2=0.6-0.2, Y2=0.225+0.044, 选择OK。

2、选择“Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Operate>Booleans>Overlap”,选择Pick All。

3、选择“Utility Menu>Plotctrls>Numbering>Areas, on”。

4、选择“Utility Menu>Plot>Areas”。

五、划分网格

1、选择“Main Menu>Preprocessor>-Attributes->Define->All Areas”,选择材料1。

2、选择“Main Menu>Preprocessor>Meshing->Size Cntrls->-Manualsize->-Global->Size”,输入单元大小0.02。

3、选择“Main Menu>Preprocessor>Meshing->Mesh->-Areas->Mapped>3 or 4 sided”,选择铜块。

4、选择“Main Menu>Preprocessor>-Attributes->Define->All Areas”,选择材料2。

5、选择“Main Menu>Preprocessor>Meshing->Mesh->-Areas->Mapped>3 or 4 sided”,选择铁块。

6、选择“Main Menu>Preprocessor>-Attributes->Define->All Areas”,选择材料3。

7、选择“Main Menu>Preprocessor>Meshing->Size Cntrls->-Manualsize->-Global->Size”,输入单元大小0.05。

8、选择“Main Menu>Preprocessor>Meshing->Mesh->-Areas->Free”,选择水箱。

9、选择“Utility Menu>Plot>Area”。

六、进行稳态分析设置初始条件

1、选择“Main Menu>Solution>-Analysis Type->New Analysis”,选择Transient,定义为瞬态分析。

2、选择“Main Menu>Solution>-Load Step Opts>Time/Frenquenc>Time Integration”,将TIMINT 设定为off,首先进行稳态分析。

3、选择“Main Menu>Solution>-Load Step Opts>Time/Frenquenc>Time-Time Step”,设定TIME 为0.01、DELTIM也为0.01

4、选择“Utility Menu: Select>Entities”,在对话框中自上而下依次选择:Elements,By Attributes,Material num,在“Min,Max”框中输入3,选择From Full,点击APPL Y;选择选择Nodes,Attached to, Element,点击OK。

5、选择“Main Menu>Solution>-Loads->Apply>-Thermal->Temperature>On Nodes”,选择Pick All, 输入20。

6、选择“Utility Menu: Select>Entities”,在对话框中自上而下依次选择:Elements,By Attributes,Material num,在“Min,Max”框中输入2,选择From Full,点击APPL Y;选择选择Nodes,Attached to, Element,点击OK。

7、选择“Main Menu>Solution>-Loads->Apply>-Thermal->Temperature>On Nodes”,选择Pick All, 输入80。

8、选择“Utility Menu>Select>Entities”,在对话框中自上而下依次选择:Elements,By Attributes,Material num,在“Min,Max”框中输入1,选择From Full,点击APPL Y;选择选择Nodes,Attached to, Element,点击OK。

9、选择“Main Menu>Solution>-Loads->Apply>-Thermal->Temperature>On Nodes”,选择Pick All, 输入70。

10、选择“Utility Menu>Select Everything”。

11、Main Menu>Solution>-Solve->Current LS”。

七、进行瞬态分析

1、选择“Main Menu>Solution>-Load Step Opts>Time/Frenquenc>Time-Time Step”,设定TIME=3600,DELTIM=26, 最小、最大时间步长分别为2, 200, 将Autots设置为ON。

2、选择“Main Menu>Solution>-Load Step Opts>Time/Frenquenc>Time Integration”,将TIMINT 设置为ON。

3、选择“Main Menu>Solution>-Loads->Delete>-Thermal->Temperature>On Nodes”,选择Pick All,删除稳态分析定义的节点温度。

4、选择“Main Menu>Solution>-Load Step Opts>Output Ctrls->DB/Results”,选择Every Substeps。

5、选择“Main Menu>Solution>-Solve->Current LS”。

八、后处理

1、选择“Main Menu>TimeHist PostPro”,进入POST26。

2、选择“Main Menu>TimeHist PostPro>Define Variables”,点击Add,选择Solution summary,点击OK,在User specified label框中输入dtime,选择Solution Items和Step Time,点击OK 定义子步时间为2号变量。

3、选择“Main Menu>TimeHist PostPro>Define Variables”,点击Add,选择Nodal result,点