1、2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-1,ANSYS 熱 分 析,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-2,目錄,第一章　簡(jiǎn)介一、熱分析的目的二、ANSYS的熱分析三、ANSYS熱分析分類(lèi) 四

2、、耦合分析第二章　基礎(chǔ)知識(shí) 一、符號(hào)與單位 二、傳熱學(xué)經(jīng)典理論回顧 三、熱傳遞的方式 四、穩(wěn)態(tài)傳熱 五、瞬態(tài)傳熱 六、線性與非線性 七、邊界條件、初始條件 八、熱分析誤差估計(jì),Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV

3、 By: Haich Gao (011001),Them-3,目錄 （續(xù)）,第三章　穩(wěn)態(tài)傳熱分析一、穩(wěn)態(tài)傳熱的定義二、熱分析的單元三、ANSYS穩(wěn)態(tài)熱分析的基本過(guò)程練習(xí)第四章　瞬態(tài)傳熱分析一、瞬態(tài)傳熱分析的定義二、瞬態(tài)熱分析的單元及命令三、ANSYS瞬態(tài)熱分析的主要步驟1、建模2、加載求解3、后處理四、相變問(wèn)題練習(xí),Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU

4、MSSV By: Haich Gao (011001),Them-4,第一章熱 分 析 簡(jiǎn) 介,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-5,在完成本章學(xué)習(xí)后，我們應(yīng)該對(duì)熱分析的基本概念有所了解，并了解它的基本分類(lèi)。,ModuleObjective,第一講 熱分析的目的 第二講 ANSYS的熱分析 第三講 ANSYS

5、熱分析分類(lèi) 第四講 耦合分析,LessonObjectives,,目標(biāo),2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-6,熱分析的目的,P-1. 熱分析的目的 熱分析用于計(jì)算一個(gè)系統(tǒng)或部件的溫度分布及其它熱物理參數(shù)，如熱量的獲取或損失、熱梯度、熱流密度（熱通量〕等。熱分析在許多工程應(yīng)用中扮演重要角色，如內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)、換熱器、管路

6、系統(tǒng)、電子元件等。,,Objective,Definition,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-7,ANSYS的熱分析,P-2. ANSYS的熱分析在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五種產(chǎn)品中包含熱分析功能。&#

7、183; ANSYS熱分析基于能量守恒原理的熱平衡方程，用有限元法計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的溫度，并導(dǎo)出其它熱物理參數(shù)。· ANSYS熱分析包括熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流及熱輻射三種熱傳遞方式。此外，還可以分析相變、有內(nèi)熱源、接觸熱阻等問(wèn)題。,,Objective,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-8,ANSYS的熱分析分類(lèi),

8、P-3. ANSYS的熱分析分類(lèi) 穩(wěn)態(tài)傳熱：系統(tǒng)的溫度場(chǎng)不隨時(shí)間變化瞬態(tài)傳熱：系統(tǒng)的溫度場(chǎng)隨時(shí)間明顯變化,,Objective,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-9,耦合分析,P-4.與熱有關(guān)的耦合分析 ·      熱－結(jié)構(gòu)耦合·

9、;      熱－流體耦合·      熱－電耦合·      熱－磁耦合·      熱－電－磁－結(jié)構(gòu)耦合等,,Objective,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版

10、本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-10,第二章基 礎(chǔ) 知 識(shí),2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-11,本章學(xué)習(xí)，我們簡(jiǎn)單介紹熱分析的基礎(chǔ)知識(shí)，以助于大家對(duì)以后的熱分析有個(gè)大體概念。,ModuleObjective,第一講、符號(hào)與單位 第二講、傳熱學(xué)經(jīng)典理論回顧 第三

11、講、熱傳遞的方式 第四講、穩(wěn)態(tài)傳熱 第五講、瞬態(tài)傳熱 第六講、線性與非線性 第七講、邊界條件、初始條件 第八講、熱分析誤差估計(jì),LessonObjectives,,目標(biāo),2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-12,第一講、符號(hào)與單位,,表征物體吸收的熱量，為一個(gè)體系的內(nèi)能與體系的體積和外界施加于體系的壓強(qiáng)的乘積之和,,,20

12、01年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-13,第二講、傳熱學(xué)經(jīng)典理論回顧,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-14,第三講、熱傳遞的方式,1、熱傳導(dǎo)　　熱傳導(dǎo)可以定義為完全接觸的兩個(gè)物體之間或一個(gè)物體的不同部分之間由于溫度梯度而引起的內(nèi)

13、能的交換。熱傳導(dǎo)遵循付里葉定律：qn=-k*(dT/dx)，式中qn為熱流密度（W/m2），k為導(dǎo)熱系數(shù)（W/m-℃），“-”表示熱量流向溫度降低的方向。2、熱對(duì)流　　熱對(duì)流是指固體的表面與它周?chē)佑|的流體之間，由于溫差的存在引起的熱量的交換。熱對(duì)流可以分為兩類(lèi)：自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。熱對(duì)流用牛頓冷卻方程來(lái)描述： qn= h*(TS-TB)，式中h為對(duì)流換熱系數(shù)（或稱(chēng)膜傳熱系數(shù)、給熱系數(shù)、膜系數(shù)等）， TS為固體表面的溫度， TB為周

14、圍流體的溫度。,,Definition,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-15,第三講、熱傳遞的方式,3、熱輻射熱輻射指物體發(fā)射電磁能，并被其它物體吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬臒崃拷粨Q過(guò)程。物體溫度越高，單位時(shí)間輻射的熱量越多。熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流都需要有傳熱介質(zhì)，而熱輻射無(wú)須任何介質(zhì)。實(shí)質(zhì)上，在真空中的熱輻射效率最高。在工程中通常考慮兩個(gè)或兩個(gè)以

15、上物體之間的輻射，系統(tǒng)中每個(gè)物體同時(shí)輻射并吸收熱量。它們之間的凈熱量傳遞可以用斯蒂芬—波爾茲曼方程來(lái)計(jì)算：q=εσA1F12(T14-T24)，式中q為熱流率， ε為輻射率（黑度）， σ為斯蒂芬－波爾茲曼常數(shù)，約為5.67×10-8W/m2.K4，A1為輻射面1的面積，F(xiàn)12為由輻射面1到輻射面2的形狀系數(shù)，T1為輻射面1的絕對(duì)溫度，T2為輻射面2的絕對(duì)溫度。由上式可以看出，包含熱輻射的熱分析是高度非線性的。,,Definit

16、ion,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-16,第四講、穩(wěn)態(tài)傳熱,如果系統(tǒng)的凈熱流率為０，即流入系統(tǒng)的熱量加上系統(tǒng)自身產(chǎn)生的熱量等于流出系統(tǒng)的熱量：q流入+q生成-q流出=0，則系統(tǒng)處于熱穩(wěn)態(tài)。在穩(wěn)態(tài)熱分析中任一節(jié)點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間變化。穩(wěn)態(tài)熱分析的能量平衡方程為（以矩陣形式表示）[K]{T}={Q}　式中： [K]為傳導(dǎo)矩陣，包

17、含導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)； {T}為節(jié)點(diǎn)溫度向量； {Q}為節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包含熱生成；　　ANSYS利用模型幾何參數(shù)、材料熱性能參數(shù)以及所施加的邊界條件，生成[K] 、 {T}以及{Q} 。,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-17,第五講、瞬態(tài)傳熱,瞬態(tài)傳熱過(guò)程是指一個(gè)系統(tǒng)的加熱或冷

18、卻過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)的溫度、熱流率、熱邊界條件以及系統(tǒng)內(nèi)能隨時(shí)間都有明顯變化。根據(jù)能量守恒原理，瞬態(tài)熱平衡可以表達(dá)為（以矩陣形式表示）： [C]{ }+[K]{T}={Q}式中: [K]為傳導(dǎo)矩陣，包含導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)； [C]為比熱矩陣,考慮系統(tǒng)內(nèi)能的增加; {T}為節(jié)點(diǎn)溫度向量； { }為溫度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù); {

19、Q}為節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包含熱生成。,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-18,第六講、線性與非線性,如果有下列情況產(chǎn)生，則為非線性熱分析：①、材料熱性能隨溫度變化，如K(T),C(T)等；②、邊界條件隨溫度變化，如h(T)等；③、含有非線性單元；④、考慮輻射傳熱非線性熱分析的熱平衡矩陣方程為：

20、 [C(T)]{ }+[K(T)]{T}={Q (T)},,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-19,第七講、邊界條件、初始條件,ANSYS熱分析的邊界條件或初始條件可分為七種：溫度;熱流率;熱流密度;對(duì)流;輻射;絕熱;生熱。,,Guidelines,200

21、1年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-20,第八講、熱分析誤差估計(jì),·      僅用于評(píng)估由于網(wǎng)格密度不夠帶來(lái)的誤差；·      僅適用于SOLID或SHELL的熱單元（只有溫度一個(gè)自由度）；· 

22、     基于單元邊界的熱流密度的不連續(xù)；·      僅對(duì)一種材料、線性、穩(wěn)態(tài)熱分析有效；·      使用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分可以對(duì)誤差進(jìn)行控制。,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich G

23、ao (011001),Them-21,第三章穩(wěn)態(tài)傳熱分析,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-22,本章學(xué)習(xí)，我們將介紹穩(wěn)態(tài)傳熱分析的知識(shí)，以助于大家了解以后的穩(wěn)態(tài)傳熱分析，并能對(duì)簡(jiǎn)單的問(wèn)題進(jìn)行求解。,ModuleObjective,第一講、穩(wěn)態(tài)傳熱的定義第二講、熱分析的單元第三講、 ANSYS穩(wěn)態(tài)熱分析的基本過(guò)程練習(xí),

24、LessonObjectives,,目標(biāo),2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-23,第一講、穩(wěn)態(tài)傳熱的定義,穩(wěn)態(tài)傳熱用于分析穩(wěn)定的熱載荷對(duì)系統(tǒng)或部件的影響。通常在進(jìn)行瞬態(tài)熱分析以前，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析用于確定初始溫度分布。穩(wěn)態(tài)熱分析可以通過(guò)有限元計(jì)算確定由于穩(wěn)定的熱載荷引起的溫度、熱梯度、熱流率、熱流密度等參數(shù),,Definition

25、,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-24,第二講、熱分析的單元,熱分析涉及到的單元有大約40種，其中純粹用于熱分析的有14種：線性：LINK32兩維二節(jié)點(diǎn)熱傳導(dǎo)單元 LINK33三維二節(jié)點(diǎn)熱傳導(dǎo)單元 LINK34二節(jié)點(diǎn)熱對(duì)流單元 LINK31二節(jié)點(diǎn)熱輻射

26、單元二維實(shí)體：PLANE55四節(jié)點(diǎn)四邊形單元PLANE77八節(jié)點(diǎn)四邊形單元PLANE35三節(jié)點(diǎn)三角形單元PLANE75四節(jié)點(diǎn)軸對(duì)稱(chēng)單元PLANE78八節(jié)點(diǎn)軸對(duì)稱(chēng)單元三維實(shí)體SOLID87六節(jié)點(diǎn)四面體單元SOLID70八節(jié)點(diǎn)六面體單元SOLID90二十節(jié)點(diǎn)六面體單元?dú)HELL57四節(jié)點(diǎn)點(diǎn)MASS71　　有關(guān)單元的詳細(xì)解釋?zhuān)?qǐng)參閱《ANSYS Element Ref

27、erence Guide》,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-25,第三講、 ANSYS穩(wěn)態(tài)熱分析的基本過(guò)程,ANSYS熱分析可分為三個(gè)步驟：·      前處理：建模·      求解：施加載荷計(jì)算

28、·      后處理：查看結(jié)果,,,,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-26,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟一：建模,①、確定jobname、title、unit；②、進(jìn)入PREP7前處理，定義單元類(lèi)型，設(shè)定單元選項(xiàng)；③、定義單元實(shí)常數(shù)；④、定義材料熱性能參數(shù)，對(duì)于穩(wěn)態(tài)傳熱，一般

29、只需定義導(dǎo)熱系數(shù)，它可以是恒定的，也可以隨溫度變化；⑤、創(chuàng)建幾何模型并劃分網(wǎng)格，請(qǐng)參閱《ANSYS Modeling and Meshing Guide》。,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-27,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,①、定義分析類(lèi)型如果進(jìn)行新的熱分析：Command: ANTYPE, ST

30、ATIC, NEWGUI: Main menu>Solution>-Analysis Type->New Analysis>Steady-state如果繼續(xù)上一次分析，比如增加邊界條件等：Command: ANTYPE, STATIC, RESTGUI: Main menu>Solution>Analysis Type->Restart,,,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 –

31、 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-28,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,②、施加載荷　　可以直接在實(shí)體模型或單元模型上施加五種載荷(邊界條件) ：a、恒定的溫度　　通常作為自由度約束施加于溫度已知的邊界上。Command Family:　DGUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Temperatur

32、e,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-29,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,b、熱流率熱流率作為節(jié)點(diǎn)集中載荷，主要用于線單元模型中(通常線單元模型不能施加對(duì)流或熱流密度載荷)，如果輸入的值為正，代表熱流流入節(jié)點(diǎn)，即單元獲取熱量。如果溫度與熱流率同時(shí)施加在一節(jié)點(diǎn)上則ANSYS讀取溫度值進(jìn)行計(jì)算。注意：如果在

33、實(shí)體單元的某一節(jié)點(diǎn)上施加熱流率，則此節(jié)點(diǎn)周?chē)膯卧芤恍趦煞N導(dǎo)熱系數(shù)差別很大的兩個(gè)單元的公共節(jié)點(diǎn)上施加熱流率時(shí)，尤其要注意。此外，盡可能使用熱生成或熱流密度邊界條件，這樣結(jié)果會(huì)更精確些。Command Family: FGUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Heat Flow,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5

34、 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-30,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,c、對(duì)流對(duì)流邊界條件作為面載施加于實(shí)體的外表面，計(jì)算與流體的熱交換，它僅可施加于實(shí)體和殼模型上，對(duì)于線模型，可以通過(guò)對(duì)流線單元LINK34考慮對(duì)流。Command Family: SFGUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Convection,

35、,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-31,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,d、熱流密度熱流密度也是一種面載。當(dāng)通過(guò)單位面積的熱流率已知或通過(guò)FLOTRAN CFD計(jì)算得到時(shí)，可以在模型相應(yīng)的外表面施加熱流密度。如果輸入的值為正，代表熱流流入單元。熱流密度也僅適用于實(shí)體和殼單元。熱流密度與對(duì)流可以施加在同一外表

36、面，但ANSYS僅讀取最后施加的面載進(jìn)行計(jì)算。Command Family: FGUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Heat Flux,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-32,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,e、生熱率生熱率作為體載

37、施加于單元上，可以模擬化學(xué)反應(yīng)生熱或電流生熱。它的單位是單位體積的熱流率。Command Family: BFGUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Heat Generat,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-33,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加

38、載荷計(jì)算,③定載荷步選項(xiàng)對(duì)于一個(gè)熱分析，可以確定普通選項(xiàng)、非線性選項(xiàng)以及輸出控制。a. 普通選項(xiàng)· 時(shí)間選項(xiàng)：雖然對(duì)于穩(wěn)態(tài)熱分析，時(shí)間選項(xiàng)并沒(méi)有實(shí)際的物理意義，但它提供了一個(gè)方便的設(shè)置載荷步和載荷子步的方法。Command: TIMEGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step/Time

39、 and Substps,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-34,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,· 每載荷步中子步的數(shù)量或時(shí)間步大?。簩?duì)于非線性分析，每一載荷步需要多個(gè)子步。Command: NSUBSTGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts->

40、Time/Frequenc >Time and SubstpsCommand: DELTIMGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-> Time/Frequenc >Time-Time Step,,,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-35,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:

41、施加載荷計(jì)算,· 遞進(jìn)或階越選項(xiàng)：如果定義階越(stepped)選項(xiàng)，載荷值在這個(gè)載荷步內(nèi)保持不變；如果為遞進(jìn)(ramped)選項(xiàng)，則載荷值由上一載荷步值到本載荷步值隨每一子步線性變化。Command: KBCGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step/Time and Substps,,Guideli

42、nes,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-36,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,③定載荷步選項(xiàng)b. 非線性選項(xiàng)·迭代次數(shù)：本選項(xiàng)設(shè)置每一子步允許的最多的迭代次數(shù)。默認(rèn)值為25，對(duì)大數(shù)熱分析問(wèn)題足夠。Command: NEQITGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts

43、-Nolinear>Equilibrium Iter,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-37,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,·自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng): 對(duì)于非線性問(wèn)題，可以自動(dòng)設(shè)定子步間載荷的增長(zhǎng)，保證求解的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。Command: AUTOTSGUI: Main Menu>Solu

44、tion>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step/Time and Substps,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-38,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,· 收斂誤差：可根據(jù)溫度、熱流率等檢驗(yàn)熱分析的收斂性。Command:

45、 CNVTOLGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Nolinear>Convergence Crit,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-39,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,·求解結(jié)束選項(xiàng)：如果在規(guī)定的迭代次數(shù)內(nèi)，達(dá)不到收斂，ANSYS

46、可以停止求解或到下一載荷步繼續(xù)求解。Command: NCNVGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Nolinear>Criteria to Stop,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-40,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,·線性搜索：

47、設(shè)置本選項(xiàng)可使ANSYS用Newton-Raphson方法進(jìn)行線性搜索。Command: LNSRCHGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Nolinear>Line Search,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-41,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載

48、荷計(jì)算,·預(yù)測(cè)矯正：本選項(xiàng)可激活每一子步第一次迭代對(duì)自由度求解的預(yù)測(cè)矯正。Command: PREDGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Nolinear>Predictor,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-42,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施

49、加載荷計(jì)算,③定載荷步選項(xiàng)c.   輸出控制· 控制打印輸出：本選項(xiàng)可將任何結(jié)果數(shù)據(jù)輸出到*.out 文件中。Command: OUTPRGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls>Solu Printout,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By

50、: Haich Gao (011001),Them-43,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,c.   輸出控制· 控制結(jié)果文件：控制*.rth的內(nèi)容。Command: OUTRES GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls>DB/Results File,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 –

51、 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-44,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,④確定分析選項(xiàng)a. Newton-Raphson選項(xiàng)（僅對(duì)非線性分析有用）Command: NROPT GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Ha

52、ich Gao (011001),Them-45,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,b.   選擇求解器：可選擇如下求解器中一個(gè)進(jìn)行求解：·      Frontal solver(默認(rèn)）·      Jacobi Conjugate Gradient(JCG) solver· 

53、60;    JCG out-of-memory solver·      Incomplete Cholesky Conjugate Gradient(ICCG) solver·      Pre-Conditioned Conjugate Gradient Solver(PCG)

54、·      Iterative(automatic solver selection option)Command: EQSLV GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options注意：熱分析可選用Iterative選項(xiàng)進(jìn)行快速求解，但如下情況除外：·      熱分

55、析包含SURF19或SURF22或超單元；·      熱輻射分析；·      相變分析·      需要restart an analysis,,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV

56、 By: Haich Gao (011001),Them-46,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,c. 確定絕對(duì)零度：在進(jìn)行熱輻射分析時(shí)，要將目前的溫度值換算為絕對(duì)溫度。如果使用的溫度單位是攝氏度，此值應(yīng)設(shè)定為273；如果使用的是華氏度，則為460。Command: TOFFSTGUI: Main Menu>Solution>Analysis Options,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5

57、 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-47,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算,⑤保存模型: 點(diǎn)擊ANSYS工具條SAVE_DB。⑥求解Command: SOLVEGUI: Main Menu>Solution>Current LS,,,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-4

58、8,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理,ANSYS將熱分析的結(jié)果寫(xiě)入*.rth文件中，它包含如下數(shù)據(jù)：　　基本數(shù)據(jù)：·      節(jié)點(diǎn)溫度　　導(dǎo)出數(shù)據(jù)：·      節(jié)點(diǎn)及單元的熱流密度·      節(jié)點(diǎn)及單元的熱梯度·  &#

59、160;   單元熱流率·      節(jié)點(diǎn)的反作用熱流率·      其它,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-49,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理,對(duì)于穩(wěn)態(tài)熱分析，可以使用POST1進(jìn)行后處理，

60、關(guān)于后處理的完整描述，可參閱《ANSYS Basic Analysis Procedures Guide》。　　進(jìn)入POST1后，讀入載荷步和子步：Command: SET GUI: Main Menu>General Postproc>-Read Results-By Load Step,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)

61、,Them-50,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理,可以通過(guò)如下三種方式查看結(jié)果：·      彩色云圖顯示Command: PLNSOL, PLESOL, PLETAB等GUI: Main Menu>General Postproc >Plot Results>Nodal Solu, Element Solu, Elem Table,,,,2001年10月1日

62、,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-51,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理,·      矢量圖顯示Command: PLVECTGUI: Main Menu>General Postproc>Plot Results>Pre-defined or Userdefined,,,,2

63、001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-52,穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理,·      列表顯示Command: PRNSOL, PRESOL, PRRSOL等GUI: Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal

64、Solu, Element Solu, Reaction Solu　　詳細(xì)過(guò)程請(qǐng)參閱《ANSYS Basic Analysis Procedures Guide》。,,,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-53,練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,某一潛水艇可以簡(jiǎn)化為一圓筒，它由三層組成，最外面一層為不銹鋼，中間為玻纖隔熱層，最里面為鋁層，筒內(nèi)為

65、空氣，筒外為海水，求內(nèi)外壁面溫度及溫度分布。幾何參數(shù)：筒外徑30feet總壁厚2inch不銹鋼層壁厚 0.75inch玻纖層壁厚1inch鋁層壁厚0.25inch筒長(zhǎng)200feet導(dǎo)熱系數(shù)：不銹鋼8.27BTU/hr.ft.oF玻纖0.028BTU/hr.ft.oF鋁117.4BTU/hr.ft.oF,Exe

66、rcise,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-54,練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,邊界條件 ： 空氣溫度 70oF 海水溫度 44.5oF空氣對(duì)流系數(shù) 2.5 BTU/hr.ft2.oF海水對(duì)流系數(shù) 80 BTU/hr.ft2.oF　　沿垂直于圓筒軸線作橫截面，得到一圓環(huán)，取其中1度進(jìn)行分析,如圖示。,,2001年10月1

67、日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-55,練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,以下分別列出log文件和菜單文件。/filename, Steady1/title, Steady-state thermal analysis of submarine /units, BFTRo=15!外徑(ft)Rss=15-(0.75/12)!不銹鋼層內(nèi)徑ft)

68、Rins=15-(1.75/12)!玻璃纖維層內(nèi)徑(ft)Ral=15-(2/12)!鋁層內(nèi)徑 (ft)Tair=70!潛水艇內(nèi)空氣溫度Tsea=44.5!海水溫度Kss=8.27!不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù) (BTU/hr.ft.oF)Kins=0.028!玻璃纖維的導(dǎo)熱系數(shù) (BTU/hr.ft.oF),,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haic

69、h Gao (011001),Them-56,練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,Kal=117.4!鋁的導(dǎo)熱系數(shù)(BTU/hr.ft.oF)Hair=2.5!空氣的對(duì)流系數(shù)(BTU/hr.ft2.oF)Hsea=80!海水的對(duì)流系數(shù)(BTU/hr.ft2.oF)/prep7et,1,plane55!定義二維熱單元mp,kxx,1,Kss!設(shè)定不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)mp,kxx,2,Kins!設(shè)定玻璃纖維的導(dǎo)

70、熱系數(shù)mp,kxx,3,Kal!設(shè)定鋁的導(dǎo)熱系數(shù)pcirc,Ro,Rss,-0.5,0.5!創(chuàng)建幾何模型pcirc,Rss,Rins,-0.5,0.5pcirc,Rins,Ral,-0.5,0.5aglue,all,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-57,練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,numcmp,arealesi

71、ze,1,,,16!設(shè)定劃分網(wǎng)格密度lesize,4,,,4lesize,14,,,5lesize,16,,,2eshape,2!設(shè)定為映射網(wǎng)格劃分mat,1amesh,1mat,2amesh,2mat,3amesh,3,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-58,練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,/SOLUSFL

72、,11,CONV,HAIR,,TAIR!施加空氣對(duì)流邊界SFL,1,CONV,HSEA,,TSEA!施加海水對(duì)流邊界SOLVE /POST1PLNSOL！輸出溫度彩色云圖finish,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001),Them-59,練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,菜單操作:1.Utility Menu>File

73、>change jobname, 輸入Steady1；2.Utility Menu>File>change title,輸入Steady-state thermal analysis of submarine；3.在命令行輸入:/units, BFT；4.Main Menu: Preprocessor；,,2001年10月1日,ANSYS培訓(xùn)教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By:

74、Haich Gao (011001),Them-60,練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析,菜單操作:5.Main Menu: Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete ,選擇PLANE55；6.Main Menu: Preprocessor > Material Prop > -Constant - Isotropic,默認(rèn)材料編號(hào)為1,在KXX框中輸入8.27,選擇APPL