Ansys作业——瞬态热分析

1、班级:硕3005 姓名:丁洪福 学号:3113003019Ansys作业瞬态热分析问题描述 瞬态热分析实例1n 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，将其右侧突然置于温度为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：n （1）第1s 和第50s板内的温度分布情况。n （2）整个板在前50s内的温度变化过程。n （3）圆孔边缘A点处温度随时间变化曲线。 1.建立有限元模型首先建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：Main Men

2、u > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete在弹出的对话框中，单击Add。在单元类型库对话框中选择Plane55单元。单击OK。命令：ET,1,PLANE55(2) 定义材料属性首先进入Define Material Model Behavior对话框，操作如下：GUI：Main Menu > Preprocessor > Material Props 下面定义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：定义热传导 GUI：Main Menu > Preprocessor > Mater

3、ial Props > Thermal > Conductivity > Isotropic在弹出的定义材料热传导率对话框中的KXX 栏键入“5”。命令：MPDATA,KXX,1,5定义比热容GUI：Main Menu > Preprocessor > Material Props > Thermal > Specific Heat在弹出的定义比热容对话框中的C栏键入“200”。命令：MPDATA,C,1,200 定义密度 GUI：Main Menu > Preprocessor > Material Props > Thermal

4、> Density在弹出密度定义对话框中的DENS栏键入“5000”。命令：MPDATA,DENS,1,5000 材料属性定义完毕.(3)建立实体模型k 根据本例所用模型，首先需要创建矩形，然后是圆，最后在矩形板中央减去（Substract）圆。下面介绍建立实体模型的操作：k 创建矩形 命令：RECTNG,0,0.15,0,0.05创建圆面k 其操作如下：k GUI：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Circle > By dimensionsk 在弹出对话框中，单击OK得到圆面。k 命令：CYL4

5、, 0.075, 0.025, 0.01 相减k 根据ANSYS建模过程中面序号赋值原理，直接可以肯定圆面序号为2，矩形序号为1，因此采用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k GUI：Main Menu > Preprocessor > Loads > Analysis Type > New Analysisk 选择Transient 分析，单击OK。在弹出的子对话框中单击OK。(2)定义初始条件k 板的初始温度为20，设置初始温度操作如下：k GUI：Mai

6、n Menu > Solution > Define Loads > Apply > Initial Condit'n > Definek 在弹出的拾取对话框中，单击Pick All。弹出Define Initial Conditions对话框， k 命令：IC,All,TEMP,20,(3)定义热约束定义对流边界k GUI：Utility Menu > Plot > linesk 命令：LPLOTk 定义对流载荷/边界首先进入Apply Conv on lines 对话框，操作如下：k GUI：Main Menu > Solution

7、> Define Loads > Apply > Thermal > Convection > On Linesk 在弹出对话框中，键入Film coefficient和Bulk Temperature值。k 命令：SFL,L2,CONV,100, ,20, k 定义稳态热边界k 在边线上定义稳态热边界，操作如下：k GUI：Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Thermal > Temperature > On Linesk 在弹出对话框中，键入边界温度为“500”。单击

8、OK。k 命令：DL,L4, ,TEMP,500,1图3施加边界条件和载荷(4)设置时间及时间步进参数k GUI：Main Menu > Solution > Load Step Opts > Time/Frequenc > Time time steps k 在Time and time Step Optios对话框中按照下图 设置，其余选项不变。k TIME,50k AUTOTS,1k DELTIM,1,0.1,2.5,1k KBC,0k 下面确认时间积分选项打开。操作如下：k GUI：Main Menu > Solution > Load Step O

9、pts > Time/Frequenc > Time Integrationk 保持默认设置，单击OK。k 命令：TIMINT,1k TINTP,0.005, , ,-1,0.5,-1(5)设置输出控制k GUI：Main Menu > Solution > Load Step Opts > Output Ctrls > DB/Results Filek 在File Write Frequency栏选项 Every Substep。k 命令：OUTRES,ALL,ALL,(6)求解k GUI：Main Menu > Solution > Solv

10、e > Current LS.k 命令：Solve3.查看分析结果（1） POST1后处理，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。下图所示为第50s温度场。图5显示第50s时的温度场(2)POST26 后处理需要查看A点随时间变化的温度场，首先必须定义A点温度变量，然后才能显示A点处。定义A点温度变量显示A 点温度随时间变化曲线，单击“GRAPH VARIABLE 按钮，得到A 点温度随时间变化曲线。图6 A点温度-时间变化曲线4.命令流文件!进入前处理/prep7/COM,Thermal Et,1,plane55Mp,de

11、ns,1,5000Mp,kxx,1,5Mp,c,1,200Save!创建几何模型Rectng,0,0.15,0,0.05CYL4,0.075,0.025,0.01Asba,1,2Save!划分网格SMRT,3Amesh,ALLSave!进入加载求解/soluAntype,trans TRNOT,FULLLUMPM,0Ic,all,temp,20 SaveLplotSFL,2,conv,100,20 DL,4,TEMP,500,0Time,50 Kbc,0 Autots,on Deltim,1,0.1,2.5,1 Timint,on TINTP,0.005,-1,0.5,-1Outres,all

12、,all SolveFINISH /POST1 !* /EFACET,1 PLNSOL, TEMP, 0瞬态传热分析实例21.问题描述： 一个直径为0.12m，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0.6m的圆柱体水箱中，水的温度为20，材料参数如图所示，求解10分钟后钢球与水的温度场分布（钢球置于水箱正中央）。2. 问题分析 属于瞬间热传导问题，研究对象为钢球和水，根据轴对称性，在求解过程中取钢球和水中心纵截面的1/4建立几何模型，选择PLANE55轴对称单元进行分析。3.建立模型 (1)添加标题k 添加标题，操作如下GUI：Utility Menu &

13、gt; File > Change Titlek 在弹出的Referenc for GUI Filtering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中选择Plane55单元。单击OK。k 在Element behavior K3下拉框中选择Axisymmetric 选项，其余默认。(3)定义材料属性1n 定义热传导率 在弹出的定义材料热传导率对话框中的KXX 栏键入“70”。n 定义比热容 在弹出的定义比热容对话框中的C栏键入“448”n 定义密度 在弹出密度定义对话框中的DENS栏键入“7800”。(4)定义材料属性2n 定义热传导率 在弹出的

14、定义材料热传导率对话框中的KXX 栏键入“0.61”。n 定义比热容 在弹出的定义比热容对话框中的C栏键入“4185”n 定义密度 在弹出密度定义对话框中的DENS栏键入“1000”.(5)建立实体模型图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 求解之前首先要选择分析类型，然后定义边界条件及其载荷步选项，最后计算。首先选择分析类型。图9求解后显示图6.查看求解结果在POST1后处理器中查看结果图10总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球心温度随时间的变化关系图7.命令流文件/Title,Transient slab ProblemK

15、EYW, PR_THERM, !指定分析类型为热分析/prep7ET,1,Plane55KEYOPT,1,3,1MP,KXX,1,70MP,DENS,1,7800MP,C,1,448MP,KXX,2,0.61MP,DENS,2,1000MP,C,2,4185RECTANG,0,0.3,O,0.3PCIRC,0.06,0,0,90AOVERLAP,ALLNUMCMP,AREANUMCMP,LINE/TITLE,GEOMETRIC MODELAPLOTMSHAPE,0,2DMSHKEY,1LPLOT/PNUM,LINE,1/PNUM,AREA,1/REPLOTLSEL,S,LINE,4,5LESIZE,ALL,30,0.1LSEL,S,LINE,6,7!选择线段6，7LESIZE,ALL,32,0.1 !设置单元数量LSEL,S,LINE,3 !选择线段3LESIZE,ALL,30 !设置单元数量ALLSELLCCAT,2,1!将线段12联接在一起MAT,1!选择材料参考号1AMESH,1!对面1进行网格划分MAT,2!选择材料参考号1AMES