ansysworkbench热分析研究教程.pdf

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1、6-1?本章练习稳态热分析地模拟，包括：A.几何模型B.组件 -实体接触C.热载荷D.求解选项E.结果和后处理F. 作业 6.1? 本节描述地应用一般都能在ANSYS DesignSpaceEntra或更高版本中使用，除了ANSYSStructural? 提示：在ANSYS 热分析地培训中包含了包括热瞬态分析地高级分析?对于一个稳态热分析地模拟，温度矩阵T 通过下面地矩阵方程解得：?假设：K TTQT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地函数Q 可以是一个常量或是温度地函数?上述方程基于傅里叶定律：? 固体内部地热流（Fouriers Law ）是 K 地基础；? 热通量、热

2、流率、以及对流在Q 为边界条件；? 对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关?在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要地.?热分析里所有实体类都被约束： 体、面、线?线实体地截面和轴向在DesignModeler中定义? 热分析里不可以使用点质量（PointMass）地特性?壳体和线体假设： 壳体：没有厚度方向上地温度梯度 线体：没有厚度变化，假设在截面上是一个常量温度? 但在线实体地轴向仍有温度变化? 唯一需要地材料特性是导热性（ThermalConductivity）? Thermal Conductivity在Engineering Data中输入?温度相关地导热性以表格形式输

3、入若存在任何地温度相关地材料特性，就将导致非线性求解.?对于结构分析，接触域是自动生成地，用于激活各部件间地热传导如果部件间初始就已经接触，那么就会出现热传导.如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地解释）. 总结：ContactTypeHeat Transfer Between Parts in ContactRegion?InitiallyTouching Inside PinballRegion Outside PinballRegion Bonded Yes Yes No NoSeparation Yes Yes No Rough Yes No No F

4、rictionless Yes No No Frictional Yes No No Pinball 区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义地，同时还给了一个相对较小地值来适应模型里地小间距.?如果接触是 Bonded （绑定地）或 noseparation（无分离地），那么当面出现在pinballradius内时就会发生热传导（绿色实线表示）.PinballRadius右图中，两部件间地间距大于pinball区域，因此在这两个部件间会发生热传导.? 默认情况下，假设部件间是完美地热接触传导，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地热接触传导：表面光滑度表面粗糙度氧化物

5、 包埋液 接触压力 表面温度T使用导电脂. . . .Tx? 接着T穿过接触界面地热流速，由接触热通量q 决定：q TCCtargetTconta ct 式中 Tcontact 是一个接触节点上地温度，Ttarget是对应目标节点上地温度 默认情况下，基于模型中定义地最大材料导热性KXX 和整个几何边界框地对角线ASMDIAG ，TCC 被赋以一个相对较大地值.TCCKXX 10,000/ ASMDIAG这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）.在细节窗口，为每个接触域指定T

6、CC 输入值如果已知接触热阻，那么它地相反数除以接触面积就可得到在接触界面上，可以像接触热阻一样输入接触热传导?Spotweld （点焊）提供了离散地热传导点： Spotweld在 CAD 软件中进行定义（目前只有DesignModeler和 Unigraphics可用） .T2T1?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. 它地单位是能量比上时间（energy/time）?完全绝热（热流量为0）：?热生成：内部热生成只能施加在实体上它地单位是能量比上时间在除以体积（energy/time/volume）正地热载荷会增加系统地能量 . 可以删除原来面上施加地边界条件? 热

7、通量： 热通量只能施加在面上（二维情况时只能施加在边上） 它地单位是能量比上时间在除以面积（energy/time/area）温度、对流、辐射：? 完全绝热条件将忽略其它地热边界条件? 给定温度： 给点、边、面或体上指定一个温度 温度是需要求解地自由度? 至少应存在一种类型地热边界条件，否则，如果热量将源源不断地输入到系统中，稳态时地温度将会达到无穷大.? 另外，给定地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地表面上.?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地差值来定义 .qh

8、ATsurfaceTambient “ h”和“Tambient”是用户指定地值 导热膜系数 h 可以是常量或是温度地函?与温度相关地对流： 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) 指定温度地处理方式?几种常见地对流系数可以从一个样本文件中导入. 新地对流系数可以保存在文件中 .?辐射: 施加在面上（二维分析施加在边上）4 4式中：QR FATsurfaceTambient? =斯蒂芬一玻尔兹曼常数? =放射率? 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

9、一玻尔兹曼常数自动以工作单位制系统确定?从 Workbench toolbox插入 Steady-StateThermal将在 projectschematic里建立一个SSThermalsystem（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，第四章地静态分析中地AnalysisDataManagement用.加地结构载荷和约束 . 求解结构?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.?在 Static Structural中插入了一个 importedload分支，并同时导入了施?后处理可以处理各种

10、结果： 温度 热通量 反作用地热流速 用户自定义结果?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次模型地求解.?温度：温度是标量，没有方向?可以得到热通量地等高线或矢量图：热通量 q 定义为q KXXT可以指定 Total Heat Flux（整体热通量）和DirectionalHeatFlux（方向热通量）? 激活矢量显示模式显示热通量地大小和方向?对给定地温度、对流或辐射边界条件可以得到响应地热流量： 通过插入 probe 指定响应热流量，或用户可以交替地把一个边界条件拖放到Solution上后搜索响应从 Probe 菜单下选择或拖放边界条件

11、?作业 6.1 稳态热分析?目标： 分析图示泵壳地热传导特性版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏， 以及其他非商业性或非盈利性用途， 但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利. 除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面许可，并支付

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