冷却栅管的热分析和铜块和铁块的水冷分析文档格式.docx

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热膨胀系数：

1.62×

10-5/℃

泊松比：

0.3

边界条件：

（1）管内：

压力：

6.89MPa

流体温度：

250℃

对流系数249.23W/m2℃

（2）管外：

空气温度39℃

对流系数：

62.3W/m2℃

假定冷却栅管无限长，根据冷却栅结构的对称性特点可以构造出的有限元模型如图b。

其上下边界承受边界约束，管内部承受均布压力。

练习1－1：

冷却栅管的稳态热分析

步骤：

1.定义工作文件名及工作标题

1）定义工作文件名：

GUI:

UtilityMenu>

File>

ChangeJobname，在弹出的【ChangeJobname】对话框中输入文件名Pipe_Thermal，单击OK按钮。

2）定义工作标题：

ChangeTitle，在弹出的【ChangeTitle】对话框中2DAxisymmetricalPipeThermalAnalysis，单击OK按钮。

3）关闭坐标符号的显示：

PlotCtrls>

WindowControl>

WindowOptions，在弹出的【WindowOptions】对话框的Locationoftriad下拉列表框中选择NoShown选项，单击OK按钮。

2.定义单元类型及材料属性

1）定义单元类型：

MainMenu>

Preprocessor>

ElementType>

Add/Edit>

Delete命令，弹出【ElementTypes】对话框，单击Add按钮，弹出【LibraryType】对话框，选择ThermalSolidQuad8node77选项，单击OK按钮。

2）设置单元选项：

单击【ElementType】对话框的Options按钮，弹出【Plane77elementtypeoptions】对话框，在Elementbehavior下拉列框中选择Axisymmetrical选项，单击OK按钮，单击Close按钮。

3）设置材料属性：

MaterialProps>

MaterialModels，弹出【DefineMaterialModelsBehavior】窗口，双击MaterialModelAvailable列表框中的Structural\Linear\Elastic\Isotropic选项，弹出【LinearIsotropicMaterialPropertiesforMaterialNumber1】对话框，在EX和PRXY文本框中分别输入1.93E11J和0.3，单击OK按钮。

接着为材料1设置导热系数，点击Thermal\Conductivity\Isotropic，弹出【ConductivityforMaterialNumber1】

对话框，在KXX文本框中填入25.96，单击OK按钮，关闭材料属性定义对话框。

3.建立几何模型

1）创建矩形面：

Modeling>

Create>

Areas>

Rectangle>

ByDimensions，弹出【CreateRectanglebyDimensions】对话框，在X-coordinates文本框中输入0.127，0.152，在Y-coordinates文本框中输入0，0.025，单击Apply按钮。

接着在X-coordinates文本框中输入0.127，0.304，在Y-coordinates文本框中输入0，0.005，单击OK按钮。

2）面相加操作：

Operate>

Booleans>

Add>

Areas，弹出一个拾取框，单击PickAll按钮。

3）打开线编号控制：

Numbering，弹出【PlotNumberingControls】对话框，选择Linenumbers复选框，单击OK按钮。

4）线倒角：

Lines>

LineFillet，弹出一个拾取框，拾取编号为L11和L13的线，单击OK按钮，弹出【LineFillet】对话框，在RADFilletradius文本框中输入0.005，单击OK按钮。

5）显示线：

Plot>

Lines。

6）生成面：

Arbitrary>

ByLines，弹出一个拾取框，拾取编号为L2，L5和L4的线，单击OK按钮。

7）面相加操作：

4.生成有限元模型

1）显示工作平面：

WorkPlane>

DisplayWorkplane

2）打开关键点编号：

Numbering，弹出【PlotNumberingControls】对话框，选择Keypointnumbers复选框，清除Linenumbers复选框，单击OK按钮。

3）平移工作平面：

OffsetWPto>

Keypoint，弹出一个拾取框，拾取编号为10的关键点，单击OK按钮。

4）旋转工作平面：

OffsetWPByIncrements，显示【OffsetWP】工具栏，在XY,YZ,ZXAngles文本框中输入0,0,90，单击Apply按钮。

5）面分解：

Divide<

AreabyWorkPlane，显示一个拾取框，单击PickAll按钮，将面在工作平面处分为两个面。

6）打开面的编号：

Numbering，弹出【PlotNumberingControls】对话框，选择Areanumber复选框，单击OK按钮。

7）平移工作平面：

Keypoint，弹出一个拾取框，拾取编号为5的关键点，单击OK按钮。

8）旋转工作平面：

OffsetWPByIncrements，显示【OffsetWP】工具栏，在XY,YZ,ZXAngles文本框中输入0,90,0，单击Apply按钮。

9）面分解：

AreabyWrkPlane，显示一个拾取框，拾取A3，单击OK按钮，将A3在工作平面分为两个面。

10）创建关键点：

Keypoints>

OnLineW/Ratio，拾取编号为L3的线，单击OK按钮，弹出【CreateKPonLine】对话框，在Lineratio（0-1）文本框中输入0.24，单击OKANNIU生成一个编号为12的关键点。

11）平移工作平面：

Keypoint，弹出一个拾取框，拾取编号为12的关键点，单击OK按钮。

12）旋转工作平面：

OffsetWPByIncrements，显示【OffsetWP】工具栏，在XY,YZ,ZXAngles文本框中输入0,-90,0，单击OK按钮。

13）面分解：

AreabyWrkPlane，显示一个拾取框，拾取A2和A4，单击OK按钮。

14）关闭工作平面：

DisplayWorkingPlane

15）线相加操作：

Lines，弹出一个拾取框，拾取编号为L9和L14的线，单击OK按钮弹出【AddLines】对话框，单击Apply按钮，接着拾取编号为L9和L21的线，单击OK按钮弹出【AddLines】对话框，单击OK按钮。

16）设置单元尺寸：

Meshing>

SizeCntrls>

ManulSize>

Global>

Size，弹出【GlobalElementSize】对话框，在Elementedgelength文本框中输入0.003，单击OK按钮。

17）划分映射网格：

Mesh>

Mapped>

3or4sided，弹出一个拾取框，拾取编号为A1，A3，A5，A6的面，单击OK按钮。

18）对A7划分网格：

Byconners，弹出一个拾取框，拾取编号为A7的面，单击OK，接着拾取编号为5，14，9，10的关键点，单击OK。

19）保存网格：

ToolBar>

Save_DB

5.施加载荷及求解

1）在线上施加对流载荷：

Solution>

DefineLoads>

Apply>

Thermal>

Convection>

OnLines，弹出一个拾取框，拾取编号为L2，L6，L13，L11的线，单击OK按钮，弹出【ApplyCONVonLines】对话框，在Filmcoefficient文本框中输入62.3，在Bulktemperature文本框中输入39，单击Apply按钮。

拾取编号为L9和L8的线，单击OK按钮，在Filmcoefficient文本框中输入249.23，在Bulktemperature文本框中输入250，单击OK按钮。

2）列表显示边界条件：

Utility>

List>

Loads>

Surface>

OnAllL