Ansys作业瞬态热分析.docx

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Ansys作业瞬态热分析

Ansys作业—瞬态热分析

问题描述

瞬态热分析实例1

长方形的板，几何参数及其边界条件如图3-6所示。

板的宽度为5cm，其中间有一个半径为1cm的圆孔。

板的初始温度为20℃，将其右边突然置于温度为20℃且对流换热系数为100W/M2℃的流体中，左端置于温度为500℃的温度场，试计算：

（1）第1s和第50s板内的温度散布情形。

（2）整个板在前50s内的温度转变进程。

（3）圆孔边缘A点处温度随时刻转变曲线。

1.成立有限元模型

第一成立瞬态传热分析所需的有限元模型，选择单元。

（1）选择热分析单元，操作如下：

GUI：

MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete

在弹出的对话框中，单击Add。

在单元类型库对话框当选择Plane55单元。

单击OK。

命令：

ET,1,PLANE55

（2）概念材料属性

第一进入DefineMaterialModelBehavior对话框，操作如下：

GUI：

MainMenu>Preprocessor>MaterialProps

下面概念瞬态热分析所需的材料参数，如热传导率、比热容及材料密度：

概念热传导

GUI：

MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Thermal>Conductivity>Isotropic

在弹出的概念材料热传导率对话框中的KXX栏键入“5”。

命令：

MPDATA,KXX,1,,5

概念比热容

GUI：

MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Thermal>SpecificHeat

在弹出的概念比热容对话框中的C栏键入“200”。

命令：

MPDATA,C,1,,200

概念密度

GUI：

MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Thermal>Density

在弹出密度概念对话框中的DENS栏键入“5000”。

命令：

MPDATA,DENS,1,,5000

材料属性概念完毕.

（3）成立实体模型

k依照本例所用模型，第一需要创建矩形，然后是圆，最后在矩形板中央减去（Substract）圆。

下面介绍成立实体模型的操作：

k创建矩形

命令：

RECTNG,0,,0,

创建圆面

k其操作如下：

kGUI：

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Circle>Bydimensions

k在弹出对话框中，单击OK取得圆面。

k命令：

CYL4,,,

相减

k依照ANSYS建模进程中面序号赋值原理，直接能够确信圆面序号为2，矩形序号为1，因此采纳直接键入命令建实体模型：

k

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

kGUI：

MainMenu>Preprocessor>Loads>AnalysisType>NewAnalysis

k选择Transient分析，单击OK。

在弹出的子对话框中单击OK。

（2）概念初始条件

k板的初始温度为20℃，设置初始温度操作如下：

kGUI：

MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>InitialCondit'n>Define

k在弹出的拾取对话框中，单击PickAll。

弹出DefineInitialConditions对话框，

k命令：

IC,All,TEMP,20,

（3）概念热约束

概念对流边界

kGUI：

UtilityMenu>Plot>lines

k命令：

LPLOT

k概念对流载荷/边界第一进入ApplyConvonlines对话框，操作如下：

kGUI：

MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Thermal>Convection>OnLines

k在弹出对话框中，键入Filmcoefficient和BulkTemperature值。

k命令：

SFL,L2,CONV,100,,20,

k概念稳态热边界

k在边线上概念稳态热边界，操作如下：

kGUI：

MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Thermal>Temperature>OnLines

k在弹出对话框中，键入边界温度为“500”。

单击OK。

k命令：

DL,L4,,TEMP,500,1

图3施加边界条件和载荷

（4）设置时刻及时刻步进参数

kGUI：

MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequenc>Time–timesteps

k在TimeandtimeStepOptios对话框中依照以下图设置，其余选项不变。

kTIME,50

kAUTOTS,1

kDELTIM,1,,,1

kKBC,0

k下面确认时刻积分选项打开。

操作如下：

kGUI：

MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequenc>TimeIntegration

k维持默许设置，单击OK。

k命令：

TIMINT,1

kTINTP,,,,-1,,-1

（5）设置输出操纵

kGUI：

MainMenu>Solution>LoadStepOpts>OutputCtrls>DB/ResultsFile

k在FileWriteFrequency栏选项EverySubstep。

k命令：

OUTRES,ALL,ALL,

（6）求解

kGUI：

MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS.

k命令：

Solve

3.查看分析结果

（1）POST1后处置，显示第1s和和第50s时温度场。

图4显示第1s时的温度场

重复上述操作，读入第50s时结果并显示温度场。

以下图所示为第50s温度场。

图5显示第50s时的温度场

（2）POST26后处置

需要查看A点随时刻转变的温度场，第一必需概念A点温度变量，然后才能显示A点处。

概念A点温度变量显示A点温度随时刻转变曲线，单击“GRAPHVARIABLE按钮，取得A点

温度随时刻转变曲线。

图6A点温度-时刻转变曲线

4.命令流文件

!

进入前处置

/prep7

/COM,Thermal

Et,1,plane55

Mp,dens,1,5000

Mp,kxx,1,5

Mp,c,1,200

Save

!

创建几何模型

Rectng,0,,0,

CYL4,,,

Asba,1,2

Save

!

划分网格

SMRT,3

Amesh,ALL

Save

!

进入加载求解

/solu

Antype,trans

TRNOT,FULL

LUMPM,0

Ic,all,temp,20

Save

Lplot

SFL,2,conv,100,,20

DL,4,,TEMP,500,0

Time,50

Kbc,0

Autots,on

Deltim,1,,,1

Timint,on

TINTP,,,,-1,,-1

Outres,all,all

Solve

FINISH

/POST1

!

*

/EFACET,1

PLNSOL,TEMP,,0

瞬态传热分析实例2

1.问题描述：

一个直径为，温度为900摄氏度的钢球突然放入盛满了水的，完全绝热的横截面直径和孤傲度均为的圆柱体水箱中，水的温度为20，材料参数如下图，求解10分钟后钢球与水的温度场散布（钢球置于水箱正中央）。

2.问题分析

属于刹时热传导问题，研究对象为钢球和水，依照轴对称性，在求解进程中取钢球和水中心纵截面的1/4成立几何模型，选择PLANE55轴对称单元进行分析。

3.成立模型

（1）添加题目

k添加题目，操作如下GUI：

UtilityMenu>File>ChangeTitle

k在弹出的ReferencforGUIFiltering对话框中，选择Thermal。

单击OK。

（2）选择单元

k在单元类型库对话框当选择Plane55单元。

单击OK。

k在ElementbehaviorK3下拉框当选择Axisymmetric选项，其余默许。

（3）概念材料属性1

⏹概念热传导率

在弹出的概念材料热传导率对话框中的KXX栏键入“70”。

⏹概念比热容

在弹出的概念比热容对话框中的C栏键入“448”

⏹概念密度

在弹出密度概念对话框中的DENS栏键入“7800”。

（4）概念材料属性2

⏹概念热传导率

在弹出的概念材料热传导率对话框中的KXX栏键入“”。

⏹概念比热容

在弹出的概念比热容对话框中的C栏键入“4185”

⏹概念密度

在弹出密度概念对话框中的DENS栏键入“1000”.

（5）成立实体模型

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

求解之前第一要选择分析类型，然后概念边界条件及其载荷步选项，最后计算。

第一选择分析类型。

图9求解后显示图

6.查看求解结果

在POST1后处置器中查看结果

图10整体温度场等值线图

图11水的温度场等值线图

图12球体温度场等值线图

图13球心温度随时刻的转变关系图

7.命令流文件

/Title,TransientslabProblem

KEYW,PR_THERM,!

指定分析类型为热分析

/prep7

ET,1,Plane55

KEYOPT,1,3,1

MP,KXX,1,70

MP,DENS,1,7800

MP,C,1,448

MP,KXX,2,

MP,DENS,2,1000

MP,C,2,4185

RECTANG,0,,O,

PCIRC,,0,0,90

AOVERLAP,ALL

NUMCMP,AREA

NUMCMP,LINE

/TITLE,GEOMETRICMODEL

APLOT

MSHAPE,0,2D

MSHKEY,1

LPLOT

/PNUM,LINE,1

/PNUM,AREA,1

/REPLOT

LSEL,S,LINE,,4,5

LESIZE,ALL,,,30,

LSEL,S,LINE,,6,7!

选择线段6，7

LESIZE,ALL,,,32,!

设置单元数量

LSEL,S,LINE,,3!

选择线段3

LESIZE,ALL,,,30!

设置单元数量

ALLSEL

LCCAT,2,1!

将线段12联接在一路

MAT,1!

选择材料参考号1

AMESH,1!

对面1进行网格划分

MAT,2!

选择材料参考号1

AMESH,2!

对面1进行网格划分

/TITLE,ELEMENTSINMODEL

EPLOT

FINISH

/SOLU

ANTYPE,TRANS

TIMINT,OFF

TIME,

DELTIM,

ESEL,S,MAT,,1

NSLE,S

D,ALL,TEMP,900

ESEL,S,MAT,,2

NSLE,S

D,ALL,TEMP,20

ALLSEL

SOLVE

TIMINT,ON

TIME,600

DELTIM,26,2,200

AUTOS,ON

DDELE,ALL,TEMP

OUTRES,,ALL

SOLVE

FINISH