1、ANSYS穩態熱分析的基本過程ANSYS熱分析可分為三個步驟：前處理：建模、材料和網格分析求解：施加載荷計算后處理：查看結果1、建模 、確定jobname、title、unit； 、進入PREP7前處理，定義單元類型，設定單元選項； 、定義單元實常數； 、定義材料熱性能參數，對于穩態傳熱，一般只需定義導熱系數，它可以是恒定的，也可以隨溫度變化； 、創建幾何模型并劃分網格，請參閱ANSYSModelingandMeshingGuide。2、施加載荷計算 、定義分析類型如果進行新的熱分析：Command:ANTYPE,STATIC,NEWGUI:Mainmenu>Solution>-A

2、nalysisType->NewAnalysis>Steady-state如果繼續上一次分析，比如增加邊界條件等：Command:ANTYPE,STATIC,RESTGUI:Mainmenu>Solution>AnalysisType->Restart 、施加載荷可以直接在實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。CommandFamily:DGUI：MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Temperatureb、熱流率熱流率作為節點集中載荷，主

3、要用于線單元模型中（通常線單元模型不能施加對流或熱流密度載荷），如果輸入的值為正，代表熱流流入節點，即單元獲取熱量。如果溫度與熱流率同時施加在一節點上則ANSYS讀取溫度值進行計算。注意：如果在實體單元的某一節點上施加熱流率，則此節點周圍的單元要密一些，在兩種導熱系數差別很大的兩個單元的公共節點上施加熱流率時，尤其要注意。此外，盡可能使用熱生成或熱流密度邊界條件，這樣結果會更精確些。CommandFamily:FGUI：MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-HeatFlowc、對流對流邊界條件作為面載施加于實體的外表面，計算與流體的熱

4、交換，它僅可施加于實體和殼模型上，對于線模型，可以通過對流線單元LINK34考慮對流。CommandFamily:SFGUI：MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Convectiond、熱流密度熱流密度也是一種面載。當通過單位面積的熱流率已知或通過FLOTRANCFD計算得到時，可以在模型相應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體和殼單元。熱流密度與對流可以施加在同一外表面，但ANSYS僅讀取最后施加的面載進行計算。CommandFamily:FGUI：MainMenu>Solutio

5、n>-Loads-Apply>-Thermal-HeatFluxe、生熱率生熱率作為體載施加于單元上，可以模擬化學反應生熱或電流生熱。它的單位是單位體積的熱流率。CommandFamily:BFGUI：MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-HeatGenerat 、確定載荷步選項對于一個熱分析，可以確定普通選項、非線性選項以及輸出控制。a. 普通選項 時間選項：雖然對于穩態熱分析，時間選項并沒有實際的物理意義，但它提供了一個方便的設置載荷步和載荷子步的方法。Command:TIMEGUI:MainMenu>Solut

6、ion>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>Time-TimeStep/TimeandSubstps 每載荷步中子步的數量或時間步大?。簩τ诜蔷€性分析，每一載荷步需要多個子步。Command:NSUBSTGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->Time/Frequenc>TimeandSubstpsCommand:DELTIMGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->Time/Frequenc>Time-TimeStep遞進或階越選項：如果定義階越(

7、stepped)選項，載荷值在這個載荷步內保持不變；如果為遞進(ramped)選項，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:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>Time-TimeStep/TimeandSubstpsb. 非線性選項迭代次數：本選項設置每一子步允許的最多的迭代次數。默認值為25，對大數熱分析問題足夠。Command:NEQITGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Nolinear>EquilibriumIter

8、自動時間步長:對于非線性問題，可以自動設定子步間載荷的增長，保證求解的穩定性和準確性。Command:AUTOTSGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>Time-TimeStep/TimeandSubstps收斂誤差：可根據溫度、熱流率等檢驗熱分析的收斂性。Command:CNVTOLGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Nolinear>ConvergenceCrit求解結束選項：如果在規定的迭代次數內，達不到收斂，ANSYS可以停止求解或到下一載荷步繼續求解。

9、Command:NCNVGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Nolinear>CriteriatoStop線性搜索：設置本選項可使ANSYS用Newton-Raphson方法進行線性搜索。Command:LNSRCHGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Nolinear>LineSearch預測矯正：本選項可激活每一子步第一次迭代對自由度求解的預測矯正。Command:PREDGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Nolinear>Pre

10、dictorc. 輸出控制控制打印輸出：本選項可將任何結果數據輸出到*.out文件中。Command:OUTPRGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-OutputCtrls>SoluPrintout控制結果文件：控制*.rth的內容。Command:OUTRESGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-OutputCtrls>DB/ResultsFile 、確定分析選項a. Newton-Raphson選項(僅對非線性分析有用)Command:NROPTGUI:MainMenu>Solut

11、ion>AnalysisOptionsb. 選擇求解器：可選擇如下求解器中一個進行求解：Frontalsolver(默認)JacobiConjugateGradient(JCG)solverJCGout-of-memorysolverIncompleteCholeskyConjugateGradient(ICCG)solverPre-ConditionedConjugateGradientSolver(PCG)Iterative(automaticsolverselectionoption)Command:EQSLVGUI:MainMenu>Solution>Analysis

12、Options注意：熱分析可選用Iterative選項進行快速求解，但如下情況除外： 熱分析包含SURF19或SURF22或超單元； 熱輻射分析； 相變分析 需要restartananalysisc. 確定絕對零度：在進行熱輻射分析時，要將目前的溫度值換算為絕對溫度。如果使用的溫度單位是攝氏度，此值應設定為273；如果使用的是華氏度，則為460。Command:TOFFSTGUI:MainMenu>Solution>AnalysisOptions 、保存模型：點擊ANSYS工具條SAVE_DB。 、求解Command:SOLVEGUI:MainMenu>Solution>

13、;CurrentLS3、后處理ANSYS將熱分析的結果寫入*.rth文件中，它包含如下數據：基本數據：節點溫度導出數據：節點及單元的熱流密度節點及單元的熱梯度單元熱流率節點的反作用熱流率其它對于穩態熱分析，可以使用POST1進行后處理，關于后處理的完整描述，可參閱ANSYSBasicAnalysisProceduresGuide。進入POST1后，讀入載荷步和子步：Command:SETGUI:MainMenu>GeneralPostproc>-ReadResults-ByLoadStep可以通過如下三種方式查看結果：彩色云圖顯示Command:PLNSOL,PLESOL,PLET

14、AB等GUI:MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>NodalSolu,ElementSolu,ElemTable矢量圖顯示Command:PLVECTGUI:MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Pre-definedorUserdefined列表顯示Command:PRNSOL,PRESOL,PRRSOL等GUI:MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>NodalSolu,ElementSolu,ReactionSolu詳細過程請參

15、閱ANSYSBasicAnalysisProceduresGuide。實例1：某一潛水艇可以簡化為一圓筒，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，筒內為空氣，筒外為海水，求內外壁面溫度及溫度分布。幾何參數：筒外徑總壁厚2不銹鋼層壁厚玻纖層壁厚鋁層壁厚筒長導熱系數不銹鋼玻纖鋁邊界條件空氣溫度海水溫度空氣對流系數海水對流系數8.27117.430feetinch0.75inch1inch0.25inch200feetBTU/hr.ft.oF0.028BTU/hr.ft.oFBTU/hr.ft.oF70oF44.5oF2.5BTU/hr.ft2.oF80BTU/hr.ft2

16、.oF沿垂直于圓筒軸線作橫截面，得到一圓環，取其中1度進行分析,如圖示。玻璃纖維不銹鋼鋁Z空氣海水R15feetRo=15Rss=15-(0.75/12)Rins=15-(1.75/12)Ral=15-(2/12)以下分別列出log文件和菜單文件。/filename,Steady1/title,Steady-statethermalanalysisofsubmarine/units,BFT!外徑(ft)!不銹鋼層內徑ft)!玻璃纖維層內徑(ft)!鋁層內徑(ft)Tair=70!潛水艇內空氣溫度Tsea=44.5Kss=8.27Kins=0.028Kal=117.4Hair=2.5Hsea=8

17、0!海水溫度!不銹鋼的導熱系數(BTU/hr.ft.oF)!玻璃纖維的導熱系數(BTU/hr.ft.oF)!鋁的導熱系數(BTU/hr.ft.oF)!空氣的對流系數(BTU/hr.ft2.oF)!海水的對流系數(BTU/hr.ft2.oF)/prep7et,1,plane55mp,kxx,1,Kssmp,kxx,2,Kinsmp,kxx,3,Kal!定義二維熱單元!設定不銹鋼的導熱系數!設定玻璃纖維的導熱系數!設定鋁的導熱系數pcirc,Ro,Rss,-0.5,0.5!創建幾何模型pcirc,Rss,Rins,-0.5,0.5pcirc,Rins,Ral,-0.5,0.5aglue,allnu

18、mcmp,arealesize,1,16!設定劃分網格密度lesize,4,4lesize,14,5lesize,16,2eshape,2!設定為映射網格劃分mat,1amesh,1mat,2amesh,2mat,3amesh,3/SOLUSFL,11,CONV,HAIR,TAIR!施加空氣對流邊界SFL,1,CONV,HSEA,TSEA!施加海水對流邊界SOLVE/POST1PLNSOLfinish！輸出溫度彩色云圖菜單操作:1. UtilityMenu>File>changejobename,輸入Steady1；2. UtilityMenu>File>changet

19、itle,輸入Steady-statethermalanalysisofsubmarine；3. 在命令行輸入:/units,BFT；4. MainMenu:Preprocessor；5. MainMenu:Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete,選擇PLANE55；6. MainMenu:Preprocessor>MaterialProp>-Constant-Isotropic，默認材料編號為1,在KXX框中輸入&27，選擇APPLY,輸入材料編號為2,在KXX框中輸入0.028,選擇APPLY,輸入材料編號為3,在K

20、XX框中輸入117.4；7. MainMenu:Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas-Circle>ByDimensions,在RAD1中輸入15,在RAD2中輸入15-(.75/12),在THERA1中輸入-0.5,在THERA2中輸入0.5，選擇APPLY,在RAD1中輸入15-(.75/12)，在RAD2中輸入15-(1.75/12),選擇APPLY在RAD1中輸入15-(1.75/12),在RAD2中輸入15-2/12,選擇OK；8. MainMenu:Preprocessor>-Modeling->Operate>-Booleane->Glue>Area,選擇P