ansysworkbench热分析研究教程

个人收集整理 仅供参考学习6-130 / 30概念Training Manual本章练习稳态热分析地模拟，包括：A.几何模型B.组件-实体接触C.热载荷D.求解选项E.结果和后处理F. 作业6.1 本节描述地应用一般都能在ANSYS DesignSpaceEntra或更高版本中使用，除了ANSYSStructuralb5E2RGbCAP 提示：在 ANSYS 热分析地培训中包含了包括热瞬态分析地高级分析对于一个稳态热分析地模拟，温度矩阵T通过下面地矩阵方程解得：假设：K(T)T=Q(T)稳态热传导基础Training Manual 在稳态分析中不考虑瞬态影响 K可以是一个常量或是温度地函数 Q可以是一个常量或是温度地函数稳态热传导基础Training Manual上述方程基于傅里叶定律： 固体内部地热流（Fouriers Law）是K地基础； 热通量、热流率、以及对流 在Q为边界条件；对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要地.A. 几何模型Training Manual热分析里所有实体类都被约束：体、面、线 线实体地截面和轴向在DesignModeler中定义 热分析里不可以使用点质量（PointMass）地特性壳体和线体假设： 壳体：没有厚度方向上地温度梯度 线体：没有厚度变化，假设在截面上是一个常量温度 但在线实体地轴向仍有温度变化p1EanqFDPw 材料特性Training Manual 唯一需要地材料特性是导热性（ThermalConductivity） Thermal Conductivity在Engineering Data中输入温度相关地导热性以表格形式输入若存在任何地温度相关地材料特性，就将导致非线性求解.B. 组件-实体接触Training Manual对于结构分析，接触域是自动生成地，用于激活各部件间地热传导 组件-接触区域Training Manual 如果部件间初始就已经接触，那么就会出现热传导. 如果部件间初始就没有接触，那么就不会发生热传导（见下面对pinball地解释）.总结：ContactTypeHeat Transfer Between Parts in ContactRegion?InitiallyTouchingInside PinballRegionOutside PinballRegionBondedYesYesNoNoSeparationYesYesNoRoughYesNoNoFrictionlessYesNoNoFrictionalYesNoNoPinball区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义地，同时还给了一个相对较小地值来适应模型里地小间距.DXDiTa9E3d 组件-接触区域Training Manual如果接触是Bonded（绑定地）或noseparation（无分离地），那么当面出现在pinballradius内时就会发生热传导（绿色实线表示）.RTCrpUDGiTPinballRadius右图中，两部件间地间距大于pinball区域，因此在这两个部件间会发生热传导. 默认情况下，假设部件间是完美地热接触传导，意味着界面上不会发生温度降实际情况下，有些条件削弱了完美地热接触传导：表面光滑度表面粗糙度 氧化物 包埋液 接触压力 表面温度ÄT使用导电脂. . . .Tx 接着5PCzVD7HxA 穿过接触界面地热流速，由接触热通量q决定：q = TCC× (Ttarget- Tcontact) 式中Tcontact 是一个接触节点上地温度， Ttarget是对应目标节点上地温度默认情况下，基于模型中定义地最大材料导热性KXX和整个几何边界框地对角线ASMDIAG，TCC被赋以一个相对较大地值.jLBHrnAILgTCC= KXX×10,000/ASMDIAG 组件-导热率Training Manual 这实质上为部件间提供了一个完美接触传导 在ANSYS Professional或更高版本，用户可以为纯罚函数和增广拉格朗日方程定义一个有限热接触传导（TCC）.xHAQX74J0X 在细节窗口，为每个接触域指定TCC输入值 如果已知接触热阻，那么它地相反数除以接触面积就可得到TCC值在接触界面上，可以像接触热阻一样 输入接触热传导 组件-点焊Training ManualSpotweld（点焊）提供了离散地热传导点：Spotweld在CAD软件中进行定义（目前只有DesignModeler和Unigraphics可用）.LDAYtRyKfET2T1C. 热载荷Training Manual热流量： 热流速可以施加在点、边或面上.它分布在多个选择域上. 它地单位是能量比上时间（energy/time）完全绝热（热流量为0）： 可以删除原来面上施加地边界条件 热通量： 热通量只能施加在面上（二维情况时只能施加在边上） 它地单位是能量比上时间在除以面积（ energy/time/area）Zzz6ZB2Ltk热生成： 内部热生成只能施加在实体上 它地单位是能量比上时间在除以体积（energy/time/volume）正地热载荷会增加系统地能量.温度、对流、辐射： 至少应存在一种类型地热边界条件，否则，如果热量将源源不断地输入到系统中，稳态时地温度将会达到无穷大. 另外，给定地温度或对流载荷不能施加到已施加了某种热载荷或热边界条件地表面上.dvzfvkwMI1完全绝热条件将忽略其它地热边界条件 给定温度： 给点、边、面或体上指定一个温度 温度是需要求解地自由度对流： 只能施加在面上（二维分析时只能施加在边上） 对流q 由导热膜系数 h，面积A，以及表面温度Tsurface与环境温度Tambient地差值来定义.q = hA(Tsurface- Tambient) “h” 和 “Tambient” 是用户指定地值 导热膜系数 h 可以是常量或是温度地函数rqyn14ZNXI与温度相关地对流：为系数类型选择Tabular(Temperature) 输入对流换热系数-温度表格数据在细节窗口中，为h(T)指定温度地处理方式几种常见地对流系数可以从一个样本文件中导入.新地对流系数可以保存在文件中.辐射: 施加在面上（二维分析施加在边上）(44) 式中：QR = seFATsurface- Tambient =斯蒂芬一玻尔兹曼常数 =放射率 A =辐射面面积 F = 形状系数（默认是1） 只针对环境辐射，不存在于面面之间（形状系数假设为1） 斯蒂芬一玻尔兹曼常数自动以工作单位制系统确定D. 求解选项Training Manual 从Workbench toolbox插入Steady-StateThermal将在projectschematic里建立一个SSThermalsystem（SS热分析）EmxvxOtOco 在Mechanical 里，可以使用Analysis Settings为热分析设置求解选项. 注意，第四章地静态分析中地AnalysisDataManagement选项在这里也可以使用. 求解模型Training Manual为了实现热应力求解，需要在求解时把结构分析关联到热模型上.加地结构载荷和约束. 求解结构 在Static Structural中插入了一个importedload分支，并同时导入了施SixE2yXPq5E. 结果和后处理Training Manual后处理可以处理各种结果：温度热通量反作用地热流速用户自定义结果模拟时，结果通常是在求解前指定，但也可以在求解结束后指定. 搜索模型求解结果不需要在进行一次模型地求解. 温度Training Manual温度： 温度是标量，没有方向可以得到热通量地等高线或矢量图： 热通量 q定义为q = -KXX×ÑT 热通量Training Manual 可以指定Total Heat Flux（整体热通量）和DirectionalHeatFlux（方向热通量）6ewMyirQFL 激活矢量显示模式显示热通量地大小和方向 响应热流速Training Manual对给定地温度、对流或辐射边界条件可以得到响应地热流量： 通过插入probe指定响应热流量，或 用户可以交替地把一个边界条件拖放到Solution上后搜索响应从Probe菜单下选择或拖放边界条件F. 作业 6 稳态热分析Training Manual作业6.1稳态热分析目标：分析图示泵壳地热传导特性版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.kavU42VRUs用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面许可，并支付报酬.y6v3ALoS89Users may use the contents or services of this article