ansysworkbench热分析报告教程

1、专*业教育教学文档#专#业教育教&学文*档专&业教育#教%学文*档专#业*教育教学文档专业教#&育教学*文档专#&业教*育教学文%档专业教#育%教学文档专*业教育教学&文档6-1最新 精品 Word 欢迎下载 可修改概念Training Manual专业教育&教学文*档 本章练习稳态热分析的模拟，包括：A. 几何模型B. 组件-实体接触C. 热载荷专*#&业教育教学文%档D. 求解选项E. 结果和后处理F. 作业 6.1 本节描述的应用一般都能在ANSYS DesignSpace Entra或更高版本中使用，除了 ANSYS Struct

2、ural专业教育#教*学文&档 提示：在 ANSYS 热分析 的培训中包含了包括热瞬态分析的高级分析专业#教育*教学文档% 对于一个稳态热分析的模拟，温度矩阵T通过下面的矩阵方程解得： 假设：K(T)T=专业*教%育教学文档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的函数 Q可以是一个常量或是温度的函数稳态热传导基础Training Manual专#业教育教*学文档 上述方程基于傅里叶定律： 固体内部的热流（Fouriers Law）是 K的基础； 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

3、然对流换热系数可能与温度相关专业教育&%教学文档 在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要的。A. 几何模型Training Manual专业教育教学%文档&#专业教#&育教学文%档 热分析里所有实体类都被约束： 体、面、线 线实体的截面和轴向在 DesignModeler中定义 热分析里不可以使用点质量（Point Mass）的特性专业教#*育教学文档专业#*教育教&学文档 壳体和线体假设： 壳体：没有厚度方向上的温度梯度 线体：没有厚度变化，假设在截面上是一个常量温度 但在线实体的轴向仍有温度变化 材料特性Training Manual专&业教育#教学

4、文档 唯一需要的材料特性是导热性（Thermal Conductivity）专业教育*#&教学文档专业教育教学#&文档% Thermal Conductivity 在 Engineering Data 中输 入 温度相关的导热性以表格 形式输入专业#教*育教&学文档若存在任何的温度相关的材料特性，就将导致非线性求解。B. 组件-实体接触Training Manual专#*业教育&教学文档 对于结构分析，接触域是自动生成的，用于激活各部件间的热传导 组件-接触区域Training Manual专#业教育教学%文档 如果部件间初始就已经接触，那么就会出现热传导。 如

5、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的解释）。 总结：专业教*育&教学文档#Contact TypeHeat Transfer Between Parts in Contact Region?Initially TouchingInside Pinball RegionOutside Pinball RegionBondedYesYesNoNo SeparationYesYesNoRoughYesNoNoFrictionlessYesNoNoFrictionalYesNoNo专#业教育教学%文档 Pinball区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义的

6、，同时还给了一个相 对较小的值来适应模型里的小间距。 组件-接触区域Training Manual专业教育教学%文档*# 如果接触是Bonded（绑定的）或no separation（无分离的），那么当面出现在 pinball radius内时就会发生热传导（绿色实线 表示）。专*业教育#教学%文档专业教&育教学%文档Pinball Radius专业#教育教学%文档右图中，两部件间的间距大于 pinball区域，因此在这两个部件间 会发生热传导。 默认情况下，假设部件间是完美的热接触传导， 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的热接触传导：表面光滑度表面粗糙度

7、氧化物 包埋液 接触压力 表面温度ÄT使用导电脂. . . .Tx 接着 穿过接触界面的热流速，由接触热通量q决定：q = TCC× (Ttarget- Tcontact ) 式中Tcontact 是一个接触节点上的温度， Ttarget 是对应目标节点上的温度专业教育#教学&文档 默认情况下，基于模型中定义的最大材料导热性KXX和整个几何边界框的对角 线ASMDIAG， TCC 被赋以一个相对较大的值。TCC= KXX×10,000 /ASMDIAG专业教育&%教#学文档专业教#育教学文&档 组件-导热率Training Manual 这

8、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）。专业教#育教学*文&档 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，那么它的相反数除以接触面积就可得到TCC值专业教&育教学文%档#*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 Manual Spotweld（点焊）提供了离散的热传导点： Spotweld在CAD软件中进行定义（目前只有DesignModeler和Unigraphics可 用） 。T2T1专%*业&am

9、p;教育教学文档C. 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。 它的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的边界条件 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） 它的单位是能量比上时间在除以面积（ energy/time/area） 热生成： 内部热生成只能施加在实体上 它的单位是能量比上时间在除以体积（energy/time/volume）正的热载荷会增加系统的能量。温度、对流、辐射： 至少应存在一种类型的热边界条件，否则，如果热量将源源不断地输入到系统中，稳态

10、时的温度将会达到无穷大。 另外，给定的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的表面上。 完全绝热条件将忽略其它的热边界条件专业&教育教学*文档%专业教育教学#文*%档& 给定温度： 给点、边、面或体上指定一个温度 温度是需要求解的自由度专业教育*教学%文档& 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的差值来定义。q = hA(Tsurface- Tambient) “h” 和 “Tambient” 是用户指定的值 导热膜系数 h 可以是常量或是温度的函数

11、 与温度相关的对流： 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)指定温度的处理 方式专%*业#教育教学文档 几种常见的对流系数可以从一个样本文件中导入。新的对流系数可以保存 在文件中。专业教育教&学%#文档专业教育教%学文&档 辐射: 施加在面上 （二维分析施加在边上）专&业教育教%学文#档(44)专业教%育教学#*文档 式中： QR = seFA Tsurface- Tambient专业教育教学&文档*专业*教育&教%学文档#专业教育%&教#学文档 =斯蒂芬一玻尔兹曼常数专

12、业教育教学*文档&# = 放射率专业教#育&%教学文档* 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-State Thermal将在 project schematic里建立一个 SS Thermal system （ SS热分析） 在Mechanical 里，可以使用Analysis Settings 为热分 析设置求解选项。 注意，第四章的静态分析中的Analysis D

13、ata Management选项在这里也可以使用。专业教育%*教学文档#专业%&教育*教#学文档 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。加的结构载荷和约束。 求解结构 在Static Structural中插入了一个imported load分支，并同时导入了施专&业教育教*学文档 E. 结果和后处理Training Manual 后处理可以处理各种结果： 温度 热通量 反作用的热流速 用户自定义结果专业教育#教学文档& 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

14、次模型的求解。 温度Training Manual 温度： 温度是标量，没有方向专*&业教育%教学#文档 可以得到热通量的等高线或矢量图：专业*教%育教学文档 热通量 q 定义为q = -KXX×ÑT专业教育教学文#&*档 热通量Training Manual专业教育教%学&文档 可以指定Total Heat Flux（整体热通量）和 Directional Heat Flux（方向热通量）专&业教育%教学文#档 激活矢量显示模式显示热通量的大小和方向 响应热流速Training Manual 对给定的温度、对流或辐射边界条件可以得到响应的热

15、流量： 通过插入probe指定响应热流量 ，或专业*教育&教学文档 用户可以交替的把一个边界条件拖放到Solution上后搜索响应专业%教育教#学文*档专业*教育#&教学文档从Probe菜单下选择或拖放边界条件F. 作业 6 稳态热分析Training Manual专*业#教育&教学文档 作业 6.1 稳态热分析 目标：专业*教&育教学文#档 分析图示泵壳的热传导特性专#业%教育教学&文档亲爱的用户：烟雨江南，画屏如展。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，感谢你的阅读。1、最困难的事就是认识自己。21.12.412.4.202122:1422:14:2812月-2122:142、自知之明是最难得的知识。二二一二二一年十二月四日2021年12月4日星期六3、越是无能的人，越喜欢挑剔别人。22:1412.4.202122:1412.4.202122:1422:14:2812.4.202122:1412.4.20214、与肝胆人共事，无字句处读书。12.4.202112.4.202122