Ansys作业-瞬态热分析

Ansys作业——瞬态热分析班级: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1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：（1）第1s和第50s板内的温度分布情况。（2）整个板在前50s内的温度变化过程。（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：MainMenu>Preprocessor>ElementType>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DefineMaterialModelBehavior对话框，操作如下：GUI：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps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：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>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：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Thermal>SpecificHeat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：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Thermal>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：创建矩形命令：RECTNG,0,0.15,0,0.05创建圆面其操作如下：GUI：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Circle>Bydimensions在弹出对话框中，单击OK得到圆面。命令：CYL4,0.075,0.025,0.01相减根据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：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GUI：MainMenu>Preprocessor>Loads>AnalysisType>NewAnalysis选择Transient分析，单击OK。在弹出的子对话框中单击OK。(2)定义初始条件板的初始温度为20℃，设置初始温度操作如下：GUI：MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>InitialCondit'n>Define在弹出的拾取对话框中，单击PickAll。弹出DefineInitialConditions对话框，命令：IC,All,TEMP,20,(3)定义热约束定义对流边界GUI：UtilityMenu>Plot>lines命令：LPLOT定义对流载荷/边界首先进入ApplyConvonlines对话框，操作如下：GUI：MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Thermal>Convection>OnLines在弹出对话框中，键入Filmcoefficient和BulkTemperature值。命令：SFL,L2,CONV,100,,20,定义稳态热边界在边线上定义稳态热边界，操作如下：GUI：MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Thermal>Temperature>OnLines在弹出对话框中，键入边界温度为“500”。单击OK。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GUI：MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequenc>Time–timesteps在TimeandtimeStepOptios对话框中按照下图设置，其余选项不变。TIME,50AUTOTS,1DELTIM,1,0.1,2.5,1KBC,0下面确认时间积分选项打开。操作如下：GUI：MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequenc>TimeIntegration保持默认设置，单击OK。命令：TIMINT,1TINTP,0.005,,,-1,0.5,-1(5)设置输出控制GUI：MainMenu>Solution>LoadStepOpts>OutputCtrls>DB/ResultsFile在FileWriteFrequency栏选项EverySubstep。命令：OUTRES,ALL,ALL,(6)求解GUI：MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS.命令：Solve3.查看分析结果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“GRAPHVARIABLE按钮，得到A点温度随时间变化曲线。图6A点温度-时间变化曲线4.命令流文件!进入前处理/prep7/COM,ThermalEt,1,plane55Mp,dens,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,transTRNOT,FULLLUMPM,0Ic,all,temp,20SaveLplotSFL,2,conv,100,,20DL,4,,TEMP,500,0Time,50Kbc,0Autots,onDeltim,1,0.1,2.5,1Timint,onTINTP,0.005,,,-1,0.5,-1Outres,all,allSolveFINISH/POST1!*/EFACET,1PLNSOL,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)添加标题添加标题，操作如下GUI：UtilityMenu>File>ChangeTitle在弹出的ReferencforGUIFiltering对话框中，选择Thermal。单击OK。(2)选择单元在单元类型库对话框中选择Plane55单元。单击OK。在ElementbehaviorK3下拉框中选择Axisymmetric选项，其余默认。(3)定义材料属性1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”。定义比热容在弹出的定义比热容对话框中的C栏键入“448”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2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“0.61”。定义比热容在弹出的定义比热容对话框中的C栏键入“4185”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,TransientslabProblemKEYW,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,GEOMETRICMODELAPLOTMSHAPE,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1AMESH,2