ANSYS瞬态热分析教程及实例.ppt

1、b，1，4。瞬态传热分析瞬态传热分析的基本步骤类似于稳态传热分析。主要区别是瞬态传热分析中的载荷随时间变化。为了表示随时间变化的负载，负载-时间曲线必须分成负载步长。负载时间曲线中的每个拐点都是一个负载步长，如图3-9所示。对于每个加载步骤，必须定义加载值和时间值，同时，必须选择加载步骤以在斜坡模式或步进模式下改变。如果你需要知道系统在时变(或恒定)载荷和边界条件下的响应，你需要做“瞬态分析”。b，3，4。瞬态传热分析，b，4，5。瞬态传热分析中，ANSYS默认是逐渐加载的。渐进加载可以提高瞬态解的适应性，如果存在非线性，可以提高收敛性。b，5，5。瞬态传热分析，b，6，5。瞬态传热分析在瞬态

2、分析中，负载阶跃和子阶跃的定义与非线性稳态分析非常相似。负载定义了每个负载步骤的终点，可以逐步施加，也可以随时间逐渐施加。每个加载步骤的解在子步骤中获得。根据时间积分步长获得子步长。自动时间步长也适用于瞬态分析，可以简化智能交通系统的选择。智能交通系统的选择将影响瞬态分析的准确性和非线性收敛性(如果有的话)。b，7，统一初始温度：如果整个模型的初始温度是统一的且非零，则使用以下菜单指定：2，1，3，4，5。瞬态传热分析，b，8，初始温度不均匀。如果模型的初始温度分布已知但不均匀，使用这些菜单将初始条件强加于特定节点。ANSYS瞬态传热分析的主要步骤：1 .建立有限元模型；2.施加负载并解决它；

3、3.解决它；4.检查分析结果；b、10，并选择瞬态传热分析的分析类型；首先，定义分析类型及其相关选项。以下描述了分析类型的设置及其选项：第一次执行分析或重新分析命令：ANTYPE，INSTITUTION，新图形用户界面：主菜单解决方案分析类型新分析瞬态，继续最后分析命令：类型瞬态，REST图形用户界面：主菜单解决方案分析类型重启，B，11，定义瞬态传热分析的初始条件。瞬态传热分析的初始条件分为两种情况：第一，初始温度场已知；第二，初始温度场是未知的。b，12，已知初始温度场如果初始温度场已知，定义过程简单如下：1 .定义均匀温度场命令：tun if GUI:主菜单解决方案定义载荷应用结构温度均

4、匀温度如果已知模型的初始温度是均匀的，则可以设置所有节点的初始温度。b，13，2。设置参考温度命令：trefgui:主菜单解决方案定义负载设置参考温度。如果不在对话框中输入数据，默认情况下将是参考温度，默认情况下参考温度为零。b、14、3。设置节点温度命令：三维图形用户界面：主菜单解决方案定义负载在节点上应用热温度，b，15，3。设置非均匀初始温度命令：ICGUI:主菜单解决方案定义负载应用初始条件n定义在瞬态传热分析中，节点温度可以通过此项设置为不同的值。，b，16，初始温度场未知如果初始温度场不均匀且未知，有必要进行稳态热分析以确定初始条件。以下描述了分析选项的设置：1)施加载荷(如已知温

5、度、热对流等)。2)关闭时间积分命令：TIMINT，关闭图形用户界面：主菜单解决方案加载步骤选择时间/频率时间积分，b，17，设置一个，只有一个子步骤。短时间加载步骤(例如，0.001)命令：时间图形用户界面：主菜单解决方案分析类型sol控制基本4)写加载步骤文件命令：ls写图形用户界面：主菜单解决方案加载步骤选择写ls要么先解决文件：图形用户界面：主菜单解决方案解决方案当前ls，b，18，非线性选项的常见选项如下：)迭代次数选项命令：neqit图形用户界面：主菜单预处理器加载加载步骤选择非线性平衡迭代器每个子步骤的默认次数为25次，这对于大多数非线性热分析来说是足够的。b，19，自动时间步长

6、选项命令：autotsgui:主菜单解决方案分析类型sol controls打开时将自动调整解决过程中的时间步长。b，20，时间积分选项命令：主菜单解决方案加载步骤选择时间/频率时间积分如果该选项设置为关闭，将执行稳态热分析。b，21，solution命令：solvegui:主菜单解决方案当前ls，b，22，POST1后处理读取结果数据命令：set GUI:主菜单常规post proc按时间/频率读取结果进入post 1后，您可以在某个时间点读取结果。如果设定时间点不在任何子步骤，ANSYS将执行线性插值。另外，某个加载步骤的结果可以读出：图形用户界面：主菜单一般由加载步骤后处理读取结果，b，

7、23，3.3瞬态传热分析例1。问题描述示例类型：ANSYS结构分析。分析类型：瞬态传热分析。单元类型：PLANE55 ANSYS功能示例：实体建模包括基本建模操作；定义比热容；施加瞬态热负荷；设置瞬态热负荷分析选项；显示模型温度等值线图；显示节点温度随时间变化的曲线。b，24，b，25，矩形板，几何参数和边界条件如图3-6所示。盘子的宽度是5厘米，中间有一个半径为1厘米的圆孔。板的初始温度为20，右侧突然置于20的流体中，对流换热系数为100瓦/M2，左侧置于500的温度场中。试着计算：(1)第一和第五十块板的温度分布。(2)前50年全板温度变化过程。(3)圆孔边缘A点的温度随时间变化曲线。b

8、、26、2。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：图形用户界面：主菜单预处理器元素类型添加/编辑/删除在弹出的对话框中，点击添加。在“单元类型库”对话框中选择“平面55”单元。单击确定。命令：ET，1，PLANE55，b，27，(2)定义材料属性首先进入定义材料模型行为对话框，操作如下：图形用户界面：主菜单预处理器材料道具下面定义瞬态热分析所需的材料参数。例如，热导率、比热容和材料密度：b，28，定义热导率图形用户界面：主菜单预处理器材料支持热导率各向同性，在用于定义材料热导率的弹出对话框的KXX列中键入“5”。命令：MPDATA，KXX

9、，1，5，b，29，定义比热图形用户界面：主菜单预处理器材质在弹出的定义比热对话框的c列中支持比热类型“200”。命令：MPDATA，C，1，200，b，30，定义密度图形用户界面：在弹出的密度定义对话框的密度列中，主菜单预处理器材质支持热密度类型“5000”。命令：定义mpdata，dens，1，5000个材质属性。b、31、(3)建立实体模型。根据本例中使用的模型，首先需要创建一个矩形，然后创建一个圆，最后从矩形板的中心减去该圆。以下描述了构建实体模型的操作：创建矩形命令：RECTNG，0，0.15，0，0.05，b，32，以及创建圆形曲面。操作如下：图形用户界面：主菜单预处理器建模在弹出

10、的对话框中按尺寸创建圆，点击确定得到圆曲面。命令：CYL4，0.075，0.025，0.01，b，33，减法根据ANSYS建模过程中曲面序号赋值的原则，可以直接确定圆形曲面序号为2，矩形序号为1，因此直接输入命令即可建立实体模型：命令：asba，1，2，b，34，(4)设置网格大小和划分网格以下描述了网格大小的设置(智能大小模式):设置网格大小参数和划分网格，通过单击网格。单击“拾取”对话框中的“全部拾取”按钮。获取网格图。b，35，命令：SMRT，3 AMESH，全部保存数据库，其操作如下：图形用户界面：工具栏保存-数据库命令：保存，b，36，4。在应用载荷并进行求解之前，首先选择分析类型，

11、然后定义边界条件及其载荷步长选项，最后进行计算。首先选择分析类型。(1)选择分析类型并选择瞬态分析。操作如下：b，37，图形用户界面：主菜单预处理器加载分析类型新分析选择瞬态分析，点击确定。使用ANSYS默认设置，并在弹出的子对话框中单击“确定”。命令：antype，4trnopt，fulllumpm，0，b，38，(2)将初始条件板的初始温度定义为20，并将初始温度设置如下：图形用户界面：主菜单解决方案定义载荷应用初始条件n在弹出的选择对话框中定义，单击全部选择。“定义初始条件”对话框弹出，命令：集成电路、全部、温度、20、b、39、(3)定义热约束瞬态传热分析中的载荷随时间变化。对于每个加

12、载步骤，有必要指出加载值和时间值，并指定加载步骤选项，例如加载模式是斜坡式还是阶梯式。b、40、需要施加流体载荷和传热载荷的板。首先，定义对流载荷。定义对流边界为了方便地设置对流边界，首先显示边界图，操作如下：图形用户界面：实用程序菜单绘制线命令：LPLOT，b，41，定义对流载荷/边界，首先进入“在线上应用Conv”对话框，操作如下：图形用户界面：主菜单解决方案定义载荷在弹出的对话框中在线上应用热矢量，键入薄膜系数和整体温度值。命令：SFL，L2，CONV，100，20，b，42，定义边缘的稳态热边界。操作如下：图形用户界面：主菜单解决方案定义负荷在弹出的对话框中对线施加热温度，输入边界温度

13、为“500”。单击确定。命令：D1、L4、TEMP、500、1、b、43、(4)设置时间和时间步进参数设置步进参数，使ANSYS在短时间内达到可接受的收敛精度。进入时间和时间步长优化对话框，操作如下：图形用户界面：主菜单解决方案加载步长优化时间/频繁时间步长根据下图在时间和时间步长优化对话框中设置，其他选项保持不变。时间，50自动，1 deltim，1，0.1，2.5，1 KBC，0，b，44，并确认时间积分选项已在下面打开。操作如下：图形用户界面：主菜单解决方案加载步骤选择时间/频率时间积分保持默认设置，点击确定。命令：Tim int，1 tin TP，0.005，-1，0.5，-1，b，45，(5)设置输出控制输出控制用于确定ANSYS应该等待多长时间将结果写入数据库文件。这里，时间间隔是1秒。如下设置输出控制选项：图形用户界面：主菜单解决方案加载步骤选择输出控制数据库/结果文件选择文件写入频率列中的每个子步骤。命令：运行，所有，所有，b，46，(6)解决图形用户界面：主菜单解决方案解决当前问题。命令：求解，b