ansys热分析详解解析
35页1、No BoundariesANSYS热分析指南第一章简 介一、热分析的目的热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数,如热量的获取或损失、热梯度、热流密度(热通量等。热分析在许多工程应用中扮演重要角色,如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。二、ANSYS的热分析 在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五种产品中包含热分析功能,其中ANSYS/FLOTRAN不含相变热分析。 ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程,用有限元法计算各节点的温度,并导出其它热物理参数。 ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。此外,还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。三、ANSYS 热分析分类 稳态传热:系统的温度场不随时间变化 瞬态传热:系统的温度场随时间明显变化四、耦合分析 热结构耦合 热流体耦合 热电耦合 热磁耦合 热电磁结构耦合等第二章基础知识一、符号与单位项目国际单位英制单位ANSYS代号长度mft时间ss质量Kglbm温度oF力Nlbf能量
2、(热量)JBTU功率(热流率)WBTU/sec热流密度W/m2BTU/sec-ft2生热速率W/m3BTU/sec-ft3导热系数W/m-BTU/sec-ft-oFKXX对流系数W/m2-BTU/sec-ft2-oFHF密度Kg/m3lbm/ft3DENS比热J/Kg-BTU/lbm-oFC焓J/m3BTU/ft3ENTH二、传热学经典理论回顾热分析遵循热力学第一定律,即能量守恒定律:l 对于一个封闭的系统(没有质量的流入或流出 式中:Q 热量;W 作功;系统内能;系统动能;系统势能;l 对于大多数工程传热问题:;l 通常考虑没有做功:, 则:;l 对于稳态热分析:,即流入系统的热量等于流出的热量;l 对于瞬态热分析:,即流入或流出的热传递速率q等于系统内能的变化。三、热传递的方式1、热传导热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换。热传导遵循付里叶定律:,式中为热流密度(W/m2),为导热系数(W/m-),“-”表示热量流向温度降低的方向。2、热对流热对流是指固体的表面与它周围接触的流体之间,由于温差的存在引起的热量的交换。热对流可以
3、分为两类:自然对流和强制对流。热对流用牛顿冷却方程来描述:,式中h为对流换热系数(或称膜传热系数、给热系数、膜系数等),为固体表面的温度,为周围流体的温度。3、热辐射热辐射指物体发射电磁能,并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程。物体温度越高,单位时间辐射的热量越多。热传导和热对流都需要有传热介质,而热辐射无须任何介质。实质上,在真空中的热辐射效率最高。在工程中通常考虑两个或两个以上物体之间的辐射,系统中每个物体同时辐射并吸收热量。它们之间的净热量传递可以用斯蒂芬波尔兹曼方程来计算:,式中为热流率,为辐射率(黑度),为斯蒂芬波尔兹曼常数,约为5.6710-8W/m2.K4,A1为辐射面1的面积,为由辐射面1到辐射面2的形状系数,为辐射面1的绝对温度,为辐射面2的绝对温度。由上式可以看出,包含热辐射的热分析是高度非线性的。四、稳态传热如果系统的净热流率为,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:q流入+q生成-q流出=0,则系统处于热稳态。在稳态热分析中任一节点的温度不随时间变化。稳态热分析的能量平衡方程为(以矩阵形式表示)式中:为传导矩阵,包含导热系数、对流系数及辐射
4、率和形状系数;为节点温度向量;为节点热流率向量,包含热生成;ANSYS利用模型几何参数、材料热性能参数以及所施加的边界条件,生成、以及。五、瞬态传热瞬态传热过程是指一个系统的加热或冷却过程。在这个过程中系统的温度、热流率、热边界条件以及系统内能随时间都有明显变化。根据能量守恒原理,瞬态热平衡可以表达为(以矩阵形式表示):式中:为传导矩阵,包含导热系数、对流系数及辐射率和形状系数;为比热矩阵,考虑系统内能的增加;为节点温度向量;为温度对时间的导数;为节点热流率向量,包含热生成。六、线性与非线性如果有下列情况产生,则为非线性热分析:、材料热性能随温度变化,如K(T),C(T)等;、边界条件随温度变化,如h(T)等;、含有非线性单元;4、 考虑辐射传热非线性热分析的热平衡矩阵方程为:七、边界条件、初始条件ANSYS热分析的边界条件或初始条件可分为七种:温度、热流率、热流密度、对流、辐射、绝热、生热。八、热分析误差估计 仅用于评估由于网格密度不够带来的误差; 仅适用于SOLID或SHELL的热单元(只有温度一个自由度); 基于单元边界的热流密度的不连续; 仅对一种材料、线性、稳态热分析有效;
《ansys热分析详解解析》由会员小**分享,可在线阅读,更多相关《ansys热分析详解解析》请在金锄头文库上搜索。
2020年高考真题——理科综合(全国卷Ⅲ)+Word版含答案
2021年绝味鸭脖策划书
2021年熟食店创业方案
2021年熟食店开店策划
2021年卤菜店创业计划书
2021年周黑鸭网络营销策划方案
东大21年1月考试《现代设计方法》考核作业
谈我国行政管理效率的现状及其改观对策(论文)
单证员考试-备考辅导-复习资料:无贸易背景信用证案分析.docx
土木工程毕业生答辩自述.docx
建筑学毕业后工作状态真实写照.doc
C#代码规范(湖南大学).doc
xx区食药监局2019年工作总结及2020年工作计划
2019年中医院药物维持治疗门诊工人先锋号先进事迹
2019年度xx乡镇林长制工作总结
2019年性艾科工作计划书
2019年人才服务局全国扶贫日活动开展情况总结
关于组工信息选题的几点思考
摘了穷帽子 有了新模样
2019年某集团公司基层党支部书记培训班心得体会
2024-04-08 33页
2024-04-08 10页
2024-04-08 25页
2024-04-08 12页
2024-04-08 10页
2024-04-08 21页
2024-04-08 40页
2024-04-08 34页
2024-04-08 28页
2024-04-08 28页