目錄

第一章簡介 一、熱分析的目的 二、ANSYS的熱分析 三、ANSYS熱分析分類四、耦合分析第二章基礎(chǔ)知識(shí)一、符號與單位二、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)Guidelines2001年10月1日1第一頁，共134頁。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、相變問題練習(xí)Guidelines2001年10月1日2第二頁，共134頁。第一章

熱分析簡介2001年10月1日3第三頁，共134頁。在完成本章學(xué)習(xí)后，我們應(yīng)該對熱分析的基本概念有所了解，并了解它的基本分類。ModuleObjective第一講熱分析的目的第二講ANSYS的熱分析第三講ANSYS熱分析分類第四講耦合分析

LessonObjectives目標(biāo)

2001年10月1日4第四頁，共134頁。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、管路系統(tǒng)、電子元件等。ObjectiveDefinition2001年10月1日5第五頁，共134頁。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。·

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、接觸熱阻等問題。Objective2001年10月1日6第六頁，共134頁。ANSYS的熱分析分類P-3.ANSYS的熱分析分類穩(wěn)態(tài)傳熱：系統(tǒng)的溫度場不隨時(shí)間變化瞬態(tài)傳熱：系統(tǒng)的溫度場隨時(shí)間明顯變化ObjectiveGuidelines2001年10月1日7第七頁，共134頁。耦合分析P-4.與熱有關(guān)的耦合分析·

熱－結(jié)構(gòu)耦合·

熱－流體耦合·

熱－電耦合·

熱－磁耦合·

熱－電－磁－結(jié)構(gòu)耦合等ObjectiveGuidelines2001年10月1日8第八頁，共134頁。第二章

基礎(chǔ)知識(shí)2001年10月1日9第九頁，共134頁。本章學(xué)習(xí)，我們簡單介紹熱分析的基礎(chǔ)知識(shí)，以助于大家對以后的熱分析有個(gè)大體概念。ModuleObjective第一講、符號與單位第二講、傳熱學(xué)經(jīng)典理論回顧第三講、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10第十頁，共134頁。第一講、符號與單位項(xiàng)目國際單位英制單位ANSYS代號長度mft[英尺]

時(shí)間ss

質(zhì)量Kglbm[磅質(zhì)量]

溫度℃oF

力Nlbf

能量（熱量）JBTU[英制熱單位]

功率（熱流率）WBTU/sec

熱流密度W/m2BTU/sec-ft2

生熱速率W/m3BTU/sec-ft3

導(dǎo)熱系數(shù)W/m-℃BTU/sec-ft-oFKXX對流系數(shù)W/m2-℃BTU/sec-ft2-oFHF密度Kg/m3lbm/ft3DENS比熱J/Kg-℃BTU/lbm-oFC焓J/m3BTU/ft3ENTH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2001年10月1日11第十一頁，共134頁。第二講、傳熱學(xué)經(jīng)典理論回顧

2001年10月1日12第十二頁，共134頁。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)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、熱對流熱對流是指固體的表面與它周圍接觸的流體之間，由于溫差的存在引起的熱量的交換。熱對流可以分為兩類：自然對流和強(qiáng)制對流。熱對流用牛頓冷卻方程來描述：qn=h*(TS-TB)，式中h為對流換熱系數(shù)（或稱膜傳熱系數(shù)、給熱系數(shù)、膜系數(shù)等），TS為固體表面的溫度，TB為周圍流體的溫度。Definition2001年10月1日13第十三頁，共134頁。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)和熱對流都需要有傳熱介質(zhì)，而熱輻射無須任何介質(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的絕對溫度，T2為輻射面2的絕對溫度。由上式可以看出，包含熱輻射的熱分析是高度非線性的。Definition2001年10月1日14第十四頁，共134頁。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，包含導(dǎo)熱系數(shù)、對流系數(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}。Guidelines2001年10月1日15第十五頁，共134頁。第五講、瞬態(tài)傳熱

瞬態(tài)傳熱過程是指一個(gè)系統(tǒng)的加熱或冷卻過程。在這個(gè)過程中系統(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； {}為溫度對時(shí)間的導(dǎo)數(shù); {Q}為節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包含熱生成。Guidelines2001年10月1日16第十六頁，共134頁。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：[C(T)]{}+[K(T)]{T}={Q(T)}Guidelines2001年10月1日17第十七頁，共134頁。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;對流;輻射;絕熱;生熱。Guidelines2001年10月1日18第十八頁，共134頁。第八講、熱分析誤差估計(jì)

·

僅用于評估由于網(wǎng)格密度不夠帶來的誤差；·

僅適用于SOLID或SHELL的熱單元（只有溫度一個(gè)自由度）；·

基于單元邊界的熱流密度的不連續(xù)；·

僅對一種材料、線性、穩(wěn)態(tài)熱分析有效；·

使用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分可以對誤差進(jìn)行控制。Guidelines2001年10月1日19第十九頁，共134頁。第三章

穩(wěn)態(tài)傳熱分析2001年10月1日20第二十頁，共134頁。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，并能對簡單的問題進(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)熱分析的基本過程練習(xí)LessonObjectives目標(biāo)

2001年10月1日21第二十一頁，共134頁。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)Definition2001年10月1日22第二十二頁，共134頁。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)熱對流單元 LINK31 二節(jié)點(diǎn)熱輻射單元二維實(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)軸對稱單元 PLANE78 八節(jié)點(diǎn)軸對稱單元三維實(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)? SHELL57 四節(jié)點(diǎn)點(diǎn) MASS71 有關(guān)單元的詳細(xì)解釋，請參閱《ANSYSElementReferenceGuide》2001年10月1日23第二十三頁，共134頁。第三講、

ANSYS穩(wěn)態(tài)熱分析的基本過程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·

后處理： 查看結(jié)果Procedure1......2......3......

2001年10月1日24第二十四頁，共134頁。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)，對于穩(wěn)態(tài)傳熱，一般只需定義導(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，請參閱《ANSYSModelingandMeshingGuide》。Guidelines2001年10月1日25第二十五頁，共134頁。穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算①、定義分析類型如果進(jìn)行新的熱分析：Command:ANTYPE,STATIC,NEWGUI:Mainmenu>Solution>-AnalysisType->NewAnalysis>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:Mainmenu>Solution>AnalysisType->Restart2001年10月1日26第二十六頁，共134頁。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。CommandFamily:DGUI：MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-TemperatureGuidelines2001年10月1日27第二十七頁，共134頁。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)周圍的單元要密一些，在兩種導(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。CommandFamily:FGUI：MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-HeatFlowGuidelines2001年10月1日28第二十八頁，共134頁。穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算c、對流對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-ConvectionGuidelines2001年10月1日29第二十九頁，共134頁。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)通過單位面積的熱流率已知或通過FLOTRANCFD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。熱流密度與對流可以施加在同一外表面，但ANSYS僅讀取最后施加的面載進(jìn)行計(jì)算。CommandFamily:FGUI：MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-HeatFluxGuidelines2001年10月1日30第三十頁，共134頁。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。CommandFamily:BFGUI：MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-HeatGeneratGuidelines2001年10月1日31第三十一頁，共134頁。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)對于一個(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)：雖然對于穩(wěn)態(tài)熱分析，時(shí)間選項(xiàng)并沒有實(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:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>Time-TimeStep/TimeandSubstps2001年10月1日32第三十二頁，共134頁。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)間步大小：對于非線性分析，每一載荷步需要多個(gè)子步。Command:NSUBSTGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->Time/Frequenc>TimeandSubstpsCommand:DELTIMGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->Time/Frequenc>Time-TimeStep2001年10月1日33第三十三頁，共134頁。穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二: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:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>Time-TimeStep/TimeandSubstpsGuidelines2001年10月1日34第三十四頁，共134頁。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，對大數(shù)熱分析問題足夠。Command:NEQITGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Nolinear>EquilibriumIterGuidelines2001年10月1日35第三十五頁，共134頁。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:對于非線性問題，可以自動(dòng)設(shè)定子步間載荷的增長，保證求解的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。Command:AUTOTSGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>Time-TimeStep/TimeandSubstpsGuidelines2001年10月1日36第三十六頁，共134頁。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:CNVTOLGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Nolinear>ConvergenceCritGuidelines2001年10月1日37第三十七頁，共134頁。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可以停止求解或到下一載荷步繼續(xù)求解。Command:NCNVGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Nolinear>CriteriatoStopGuidelines2001年10月1日38第三十八頁，共134頁。穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算·線性搜索：設(shè)置本選項(xiàng)可使ANSYS用Newton-Raphson方法進(jìn)行線性搜索。Command:LNSRCHGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Nolinear>LineSearchGuidelines2001年10月1日39第三十九頁，共134頁。穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算·預(yù)測矯正：本選項(xiàng)可激活每一子步第一次迭代對自由度求解的預(yù)測矯正。Command:PREDGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Nolinear>PredictorGuidelines2001年10月1日40第四十頁，共134頁。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)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:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-OutputCtrls>SoluPrintoutGuidelines2001年10月1日41第四十一頁，共134頁。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:OUTRESGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-OutputCtrls>DB/ResultsFileGuidelines2001年10月1日42第四十二頁，共134頁。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)（僅對非線性分析有用）Command:NROPTGUI:MainMenu>Solution>AnalysisOptions2001年10月1日43第四十三頁，共134頁。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：·

Frontalsolver(默認(rèn)）·

JacobiConjugateGradient(JCG)solver·

JCGout-of-memorysolver·

IncompleteCholeskyConjugateGradient(ICCG)solver·

Pre-ConditionedConjugateGradientSolver(PCG)·

Iterative(automaticsolverselectionoption)Command:EQSLVGUI:MainMenu>Solution>AnalysisOptions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：·

熱分析包含SURF19或SURF22或超單元；·

熱輻射分析；·

相變分析·

需要restartananalysisGuidelines2001年10月1日44第四十四頁，共134頁。穩(wěn)態(tài)熱分析步驟二:施加載荷計(jì)算c.確定絕對零度：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:MainMenu>Solution>AnalysisOptions2001年10月1日45第四十五頁，共134頁。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:MainMenu>Solution>CurrentLS2001年10月1日46第四十六頁，共134頁。穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理ANSYS將熱分析的結(jié)果寫入*.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·

單元熱流率·

節(jié)點(diǎn)的反作用熱流率·

其它2001年10月1日47第四十七頁，共134頁。穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理對于穩(wěn)態(tài)熱分析，可以使用POST1進(jìn)行后處理，關(guān)于后處理的完整描述，可參閱《ANSYSBasicAnalysisProceduresGuide》。進(jìn)入POST1后，讀入載荷步和子步：Command:SETGUI:MainMenu>GeneralPostproc>-ReadResults-ByLoadStep2001年10月1日48第四十八頁，共134頁。穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理可以通過如下三種方式查看結(jié)果：·

彩色云圖顯示Command:PLNSOL,PLESOL,PLETAB等GUI:MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>NodalSolu,ElementSolu,ElemTable2001年10月1日49第四十九頁，共134頁。穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理·

矢量圖顯示Command:PLVECTGUI:MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Pre-definedorUserdefined2001年10月1日50第五十頁，共134頁。穩(wěn)態(tài)熱分析步驟三：后處理·

列表顯示Command:PRNSOL,PRESOL,PRRSOL等GUI:MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>NodalSolu,ElementSolu,ReactionSolu詳細(xì)過程請參閱《ANSYSBasicAnalysisProceduresGuide》。2001年10月1日51第五十一頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析

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(nèi)為空氣，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 30 feet

總壁厚 2 inch

不銹鋼層壁厚 0.75 inch

玻纖層壁厚 1 inch

鋁層壁厚 0.25 inch

筒長 200 feet導(dǎo)熱系數(shù)：不銹鋼 8.27 BTU/hr.ft.oF

玻纖 0.028 BTU/hr.ft.oF

鋁 117.4 BTU/hr.ft.oFExercise2001年10月1日52第五十二頁，共134頁。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空氣對流系數(shù)2.5BTU/hr.ft2.oF海水對流系數(shù)80BTU/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日53第五十三頁，共134頁。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-statethermalanalysisofsubmarine/units,BFTRo=15 !外徑(ft)Rss=15-(0.75/12) !不銹鋼層內(nèi)徑ft)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54第五十四頁，共134頁。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 !空氣的對流系數(shù)(BTU/hr.ft2.oF)Hsea=80 !海水的對流系數(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)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55第五十五頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析numcmp,arealesize,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,32001年10月1日56第五十六頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析/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

/POST1PLNSOL ！輸出溫度彩色云圖finish2001年10月1日57第五十七頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析菜單操作:1.UtilityMenu>File>changejobname,輸入Steady1；2.UtilityMenu>File>changetitle,輸入Steady-statethermalanalysisofsubmarine；3.在命令行輸入:/units,BFT；4.MainMenu:Preprocessor；2001年10月1日58第五十八頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析菜單操作:5.MainMenu:Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete,選擇PLANE55；6.MainMenu:Preprocessor>MaterialProp>-Constant-Isotropic,默認(rèn)材料編號為1,在KXX框中輸入8.27,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KXX框中輸入117.4；2001年10月1日59第五十九頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析菜單操作: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；2001年10月1日60第六十頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析菜單操作:8.MainMenu:Preprocessor>-Modeling->Operate>-Booleane->Glue>Area,選擇PICKALL；2001年10月1日61第六十一頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析菜單操作:9.MainMenu:Preprocessor>-Meshing-SizeContrls>-Lines-PickedLines選擇不銹鋼層短邊,在NDIV框中輸入4,選擇APPLY;2001年10月1日62第六十二頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析選擇玻璃纖維層的短邊,在NDIV框中輸入5,選擇APPLY;選擇鋁層的短邊,在NDIV框中輸入2,選擇APPLY;選擇四個(gè)長邊,在NDIV中輸入16；2001年10月1日63第六十三頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析10.MainMenu:Preprocessor>-Attributes-Define>PickedArea選擇不銹鋼層,在MAT框中輸入1,選擇APPLY;選擇玻璃纖維層,在MAT框中輸入2,選擇APPLY;選擇鋁層,在MAT框中輸入3,選擇OK；2001年10月1日64第六十四頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析11.MainMenu:Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Areas-Mapped>3or4sided,選擇PICKALL；2001年10月1日65第六十五頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析12.MainMenu:Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Convection>Onlines選擇不銹鋼外壁,在VALI框中輸入80,在VAL2I框中輸入44.5,選擇APPLY;2001年10月1日66第六十六頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析選擇鋁層內(nèi)壁,在VALI框中輸入2.5,在VAL2I框中輸入70,選擇OK；2001年10月1日67第六十七頁，共134頁。練習(xí)：穩(wěn)態(tài)傳熱分析13.MainMenu:Solution>-Solve-CurrentLS；14.MainMenu:GeneralPostproc>PlotResults>-ContourPlot-NodalSolu,選擇Temperature。2001年10月1日68第六十八頁，共134頁。《ANSYSVerificationManual》中關(guān)于穩(wěn)態(tài)熱分析的實(shí)例：VM58 CenterlinetemperatureofaheatgeneratingwireVM92 InsultedwalltemperatureVM93 TemperaturedependentconductivityVM94 HeatgeneratingplateVM95 HeattransferfromacoolingspineVM96 TemperaturedistributioninashortsolidcylinderVM97 TemperaturedistributionalongastraightfinVM98 TemperaturedistributionalongataperedfinVM99 TemperaturedistributioninatrapezoidalfinVM100 Heatconductivityacrossachimneysection2001年10月1日69第六十九頁，共134頁。穩(wěn)態(tài)熱分析的實(shí)例：VM101 TemperaturedistributioninashortsolidcylinderVM102 CylinderwithtemperaturedependentconductivityVM103 ThinplatewithacentralheatsourceVM105 HeatgenerationcoilwithtemperaturedependentconductivityVM108 TemperaturegradientacrossasolidcylinderVM118 CenterlinetemperatureofaheatgeneratingwireVM160 SolidcylinderwithharmonictemperatureloadVM161 HeatflowfromainsulatedpipeVM162 CoolingofacircularfinofrectangularprofileVM193 Adaptiveanalysisoftwo-dimensionalheattransferwithconvection2001年10月1日70第七十頁，共134頁。第四章

瞬態(tài)傳熱分析2001年10月1日71第七十一頁，共134頁。本章學(xué)習(xí)，我們將介紹瞬態(tài)傳熱分析的知識(shí)，以助于大家了解瞬態(tài)傳熱分析，并能對簡單的問題進(jìn)行求解。ModuleObjective第一講、瞬態(tài)傳熱分析的定義第二講、瞬態(tài)熱分析的單元及命令第三講、ANSYS瞬態(tài)熱分析的主要步驟第四講、建模第五講、加載求解第六講、后處理第七講、相變問題練習(xí)LessonObjectives目標(biāo)

2001年10月1日72第七十二頁，共134頁。第一講、瞬態(tài)傳熱的定義瞬態(tài)熱分析用于計(jì)算一個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)間變化的溫度場及其它熱參數(shù)。在工程上一般用瞬態(tài)熱分析計(jì)算溫度場，并將之作為熱載荷進(jìn)行應(yīng)力分析。其基本步驟與穩(wěn)態(tài)熱分析類似。主要的區(qū)別是瞬態(tài)熱分析中的載荷是隨時(shí)間變化的。為了表達(dá)隨時(shí)間變化的載荷，首先必須將載荷～時(shí)間曲線分為載荷步。載荷～時(shí)間曲線中的每一個(gè)拐點(diǎn)為一個(gè)載荷步，如下圖所示。對于每一個(gè)載荷步，必須定義載荷值及時(shí)間值，同時(shí)必須選擇載荷步為漸變或階越。Definition2001年10月1日73第七十三頁，共134頁。第二講、瞬態(tài)熱分析中的單元及命令瞬態(tài)熱分析中使用的單元與穩(wěn)態(tài)熱分析相同。要了解每個(gè)單元的詳細(xì)說明，請參閱《ANSYSElementReferenceGuide》。要了解每個(gè)命令的詳細(xì)功能，請參閱《ANSYSCommandReferenceGuide》。Definition2001年10月1日74第七十四頁，共134頁。第三講、瞬態(tài)熱分析的主要步驟建模加載求解后處理Procedure1......2......3......

2001年10月1日75第七十五頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟一：建模·

確定jobname、title、units,進(jìn)入PREP7；·

定義單元類型并設(shè)置選項(xiàng)；·

如果需要，定義單元實(shí)常數(shù)；·

定義材料熱性能：一般瞬態(tài)熱分析要定義導(dǎo)熱系數(shù)、密度及比熱；·

建立幾何模型；·

對幾何模型劃分網(wǎng)格。關(guān)于建模及劃分網(wǎng)格，請參閱《ANSYSModelingandMeshingGuide》。2001年10月1日76第七十六頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解a、定義分析類型·

如果第一次進(jìn)行分析，或重新進(jìn)行分析GUI:MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis>TransientCommand:ANTYPE,TRANSIENT,NEWGuidelines2001年10月1日77第七十七頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解a、定義分析類型·

如果接著上次的分析繼續(xù)進(jìn)行（例如增加其它載荷）GUI:MainMenu>Solution>AnalysisType>RestartCommand:ANTYPE,TRANSIENT,RESTGuidelines2001年10月1日78第七十八頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解b、獲得瞬態(tài)熱分析的初始條件①、定義均勻溫度場如果已知模型的起始溫度是均勻的，可設(shè)定所有節(jié)點(diǎn)初始溫度Command:TUNIFGUI:MainMenu>Solution>-Loads->Settings>UniformTempGuidelines2001年10月1日79第七十九頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解①、定義均勻溫度場如果不在對話框中輸入數(shù)據(jù)，則默認(rèn)為參考溫度，參考溫度的值默認(rèn)為零，但可通過如下方法設(shè)定參考溫度：Command:TREFGUI:MainMenu>Solution>-Loads->Settings>ReferenceTempGuidelines2001年10月1日80第八十頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解注意：設(shè)定均勻的初始溫度，與如下的設(shè)定節(jié)點(diǎn)的溫度(自由度)不同Command:DGUI:MainMenu>Solution>-Loads->Apply>-Thermal->Temperature>OnNodesGuidelines2001年10月1日81第八十一頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解初始均勻溫度僅對分析的第一個(gè)子步有效；而設(shè)定節(jié)點(diǎn)溫度將保持貫穿整個(gè)瞬態(tài)分析過程，除非通過下列方法刪除此約束：Command:DDELEGUI:MainMenu>Solution>-Loads->Delete>-Thermal-Temperature>OnNodes2001年10月1日82第八十二頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解②、設(shè)定非均勻的初始溫度在瞬態(tài)熱分析中，節(jié)點(diǎn)溫度可以設(shè)定為不同的值：Command:ICGUI:MainMenu>Solution>Loads>Apply>-InitialCondit'n>DefineGuidelines2001年10月1日83第八十三頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解如果初始溫度場是不均勻的且又是未知的，就必須首先作穩(wěn)態(tài)熱分析確定初始條件：·

設(shè)定載荷（如已知的溫度、熱對流等）·

將時(shí)間積分設(shè)置為OFF：Command:TIMINT,OFFGUI:MainMenu>Preprocessor>Loads>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>TimeIntegration2001年10月1日84第八十四頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解2001年10月1日85第八十五頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解·

設(shè)定一個(gè)只有一個(gè)子步的，時(shí)間很小的載荷步（例如0.001）：Command:TIMEGUI:MainMenu>Preprocessor>Loads>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>TimeandSubstpsGuidelines2001年10月1日86第八十六頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解·

寫入載荷步文件：Command:LSWRITEGUI:MainMenu>Preprocessor>Loads>WriteLSFile或先求解：Command:SOLVEGUI:MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS注意：在第二載荷步中，要?jiǎng)h去所有設(shè)定的溫度，除非這些節(jié)點(diǎn)的溫度在瞬態(tài)分析與穩(wěn)態(tài)分析相同。Guidelines2001年10月1日87第八十七頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解c、設(shè)定載荷步選項(xiàng)①、普通選項(xiàng)時(shí)間：本選項(xiàng)設(shè)定每一載荷步結(jié)束時(shí)的時(shí)間：Command:TIMEGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts-Time/Frequenc>TimeandSubstpsGuidelines2001年10月1日88第八十八頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解c、設(shè)定載荷步選項(xiàng)①、普通選項(xiàng)每個(gè)載荷步的載荷子步數(shù)，或時(shí)間增量對于非線性分析，每個(gè)載荷步需要多個(gè)載荷子步。時(shí)間步長的大小關(guān)系到計(jì)算的精度。步長越小，計(jì)算精度越高，同時(shí)計(jì)算的時(shí)間越長。根據(jù)線性傳導(dǎo)熱傳遞，可以按如下公式估計(jì)初始時(shí)間步長： ITS=δ2/4α其中δ為沿?zé)崃鞣较驘崽荻茸畲筇幍膯卧拈L度，α為導(dǎo)溫系數(shù)，它等于導(dǎo)熱系數(shù)除以密度與比熱的乘積（α＝k/ρc)。Command:NSUBSTorDELTIMGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->Time/Frequenc>TimeandSubstpsGuidelines2001年10月1日89第八十九頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解如果載荷在這個(gè)載荷步是恒定的，需要設(shè)為階越選項(xiàng)；如果載荷值隨時(shí)間線性變化，則要設(shè)定為漸變選項(xiàng)：Command:KBCGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->Time/Frequenc>TimeandSubstps

Guidelines2001年10月1日90第九十頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解②、非線性選項(xiàng)迭代次數(shù)：每個(gè)子步默認(rèn)的次數(shù)為25，這對大多數(shù)非線性熱分析已經(jīng)足夠。Command:NEQITGUI:MainMenu>Solution>-Loadstepopts>Nonlinear>EquilibriumIter2001年10月1日91第九十一頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解②、非線性選項(xiàng)自動(dòng)時(shí)間步長：本選項(xiàng)為ON時(shí)，在求解過程中將自動(dòng)調(diào)整時(shí)間步長。Command:AUTOTSGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->Time/Frequenc>TimeandSubstps2001年10月1日92第九十二頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解②、非線性選項(xiàng)時(shí)間積分效果：如果將此選項(xiàng)設(shè)定為OFF，將進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析。Command:TIMINTGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->Time/Frequenc>TimeIntegration2001年10月1日93第九十三頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解③、輸出選項(xiàng)·

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:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->OutputCtrls>SoluPrintoutGuidelines2001年10月1日94第九十四頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解③、輸出選項(xiàng)·

控制結(jié)果文件：控制*.rth的內(nèi)容Command:OUTRESGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->OutputCtrls>DB/ResultsFile、存盤求解2001年10月1日95第九十五頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟三：后處理ANSYS提供兩種后處理方式：·

POST1，可以對整個(gè)模型在某一載荷步（時(shí)間點(diǎn)）的結(jié)果進(jìn)行后處理；Command:POST1GUI:MainMenu>GeneralPostproc.·

POST26，可以對模型中特定點(diǎn)在所有載荷步（整個(gè)瞬態(tài)過程）的結(jié)果進(jìn)行后處理。Command:POST26GUI:MainMenu>TimeHistPostprocGuidelines2001年10月1日96第九十六頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟三：后處理1、用POST1進(jìn)行后處理·

進(jìn)入POST1后，可以讀出某一時(shí)間點(diǎn)的結(jié)果：Command:SETGUI:MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>ByTime/Freq如果設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)不在任何一個(gè)子步的時(shí)間點(diǎn)上，ANSYS會(huì)進(jìn)行線性插值。·

此外還可以讀出某一載荷步的結(jié)果：GUI:MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>ByLoadStep然后就可以采用與穩(wěn)態(tài)熱分析類似的方法，對結(jié)果進(jìn)行彩色云圖顯示、矢量圖顯示、打印列表等后處理。Guidelines2001年10月1日97第九十七頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟三：后處理2、用POST26進(jìn)行后處理·

首先要定義變量：Command:NSOLorESOLorRFORCEGUI:MainMenu>TimeHistPostproc>DefineVariables2001年10月1日98第九十八頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟三：后處理·

然后就可以繪制這些變量隨時(shí)間變化的曲線：Command:PLVARGUI:MainMenu>TimeHistPostproc>GraphVariables2001年10月1日99第九十九頁，共134頁。瞬態(tài)熱分析步驟三：后處理或列表輸出：Command:PRVARGUI:MainMenu>TimeHistPostproc>ListVariables此外，POST26還提供許多其它功能，如對變量進(jìn)行數(shù)學(xué)操作等，請參閱《ANSYSBasicAnalysisProceduresGuide》2001年10月1日100第一百頁，共134頁。第四講、相變問題ANSYS熱分析最強(qiáng)大的功能之一就是可以分析相變問題，例如凝固或熔化等。含有相變問題的熱分析是一個(gè)非線性的瞬態(tài)的問題。相變問題需要考慮熔融潛熱，即在相變過程吸收或釋放的熱量。ANSYS通過定義材料的焓隨溫度變化來考慮熔融潛熱（如圖所示）。

焓的單位是J/m3，是密度與比熱的乘積對溫度的積分：2001年10月1日101第一百零一頁，共134頁。第四講、相變問題求解相變問題，應(yīng)當(dāng)設(shè)定足夠小的時(shí)間步長，并將自動(dòng)時(shí)間步長設(shè)置為ON；選用低階的熱單元，例如PLANE55或SOLID70。如果必須選用高階單元，請將單元選項(xiàng)KEYOPT(1)設(shè)置為1:Command:keyopt(1)=1GUI:MainMenu>Prepocessor>ElementType>Add/Edit/Delete>Options>-Specificheatmatrix->DiagonalizedGuidelines2001年10月1日102第一百零二頁，共134頁。第四講、相變問題在設(shè)定瞬態(tài)積分參數(shù)時(shí)，請將THETA值設(shè)置為1(默認(rèn)為0.5):Command:TINTPGUI:MainMenu>Solution>-LoadandStepOpts->Time/Frequence>Timeintergration>THETAGuidelines2001年10月1日103第一百零三頁，共134頁。第四講、相變問題線性搜索將有助于加速相變問題的求解。Command:LNSRCHGUI:MainMenu>Solution>-LoadStepOpts->Nonlinear>LineSearchGuidelines2001年10月1日104第一百零四頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析一個(gè)30公斤重、溫度為70℃的銅塊,以及一個(gè)20公斤重、溫度為80℃的鐵塊，突然放入溫度為20℃、盛滿了300升水的、完全絕熱的水箱中,如圖所示。過了一個(gè)小時(shí)，求銅塊與鐵塊的最高溫度(假設(shè)忽略水的流動(dòng))。材料熱物理性能如下:Exercise熱性能單位制銅鐵水導(dǎo)熱系數(shù)W/m℃38370.61密度Kg/m388897833996比熱J/kg℃39044841852001年10月1日105第一百零五頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析2001年10月1日106第一百零六頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析以下列出log文件及菜單操作說明/filename,transient1 /title,ThermalTransientExercise1!進(jìn)入前處理/prep7 et,1,plane77 !定義單元類型mp,kxx,1,383 !定義材料熱性能參數(shù)mp,dens,1,8889 !1～銅，2～鐵，3～水mp,c,1,390 mp,kxx,2,70mp,dens,2,7837mp,c,2,448mp,kxx,3,0.61mp,dens,3,996mp,c,3,41852001年10月1日107第一百零七頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析

rectnag,0,0.6,0,0.5 !創(chuàng)建幾何實(shí)體rectang,0.15,0.225,0.225,0.27rectang,0.6-0.2-0.058,0.6-0.2,0.225,0.225+0.044aovlap,all !布爾操作/pnum,area,1aplot

aatt,1,1,1 !劃分網(wǎng)格eshape,2esize,0.02amesh,2aatt,2,1,1amesh,3aatt,3,1,1eshape,3esize,0.05amesh,42001年10月1日108第一百零八頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析

/pnum,mat,1eplotfinish

!加載求解/solu antype,transtimint,off !先作穩(wěn)態(tài)分析,確定初始條件time,0.01 !設(shè)定只有一個(gè)子步的時(shí)間很小的載荷步deltim,0.01esel,s,mat,,3nsle,sd,all,temp,20esel,s,mat,,2nsle,sd,all,temp,802001年10月1日109第一百零九頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析

esel,s,mat,,1nsle,sd,all,temp,70allselsolve !得到初始溫度分布

time,3600 !進(jìn)行瞬態(tài)分析timint,on !打開時(shí)間積分deltim,26,2,200 !設(shè)置時(shí)間步長，最大及最小時(shí)間步長autots,on !打開自動(dòng)時(shí)間步長

ddelet,all,temp !刪除穩(wěn)態(tài)分析中定義的節(jié)點(diǎn)溫度 outres,all,1 !將每個(gè)子步的值寫入數(shù)據(jù)庫文件solvefinishsave2001年10月1日110第一百一十頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析!進(jìn)入POST26后處理 /post26 solu,2,dtime,,dtime !2～每一子步采用的時(shí)間步長nsol,3,node(0.1875,0.2475,0),temp,,T_Copper !3～銅塊的中心點(diǎn)nsol,4,node(0.371,0.247,0),temp,,T_Iron !4～鐵塊的中心點(diǎn)nsol,5,node(30,0,0),temp,,T_H2O_Bot !5～水箱的底部 nsol,6,node(30,50,0),temp,,T_H2O_Top !6～水箱的頂部 nsol,7,node(0,25,0),temp,,T_H2O_Left !7～水箱的左部 nsol,8,node(60,25,0),temp,,T_H2O_Right !8～水箱的右部

Plvar,2plvar,3,4,5,6,7,8finish2001年10月1日111第一百一十一頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析!進(jìn)入POST1后處理/post1 !設(shè)置為最后一個(gè)載荷子步set,lastesel,s,mat,,1nsle,splnsol,temp

esel,s,mat,,2nsle,splnsol,temp

finish2001年10月1日112第一百一十二頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析菜單操作:1、UtilityMenu:File>ChangeJobname,輸入文件名Transient1；2、UtilityMenu:File>ChangeTitle,輸入ThermalTransientExercise1；2001年10月1日113第一百一十三頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析3、MainMenu>Preprocessor，進(jìn)入前處理；4、MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete,選擇單元plane77；2001年10月1日114第一百一十四頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析5、MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Isotropic,定義材料1（銅）的KXX等于383、DENS等于8889、C等于1390；2001年10月1日115第一百一十五頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析6、MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Isotropic,定義材料2（鐵）的KXX等于70、DENS等于7837、C等于448；7、MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Isotropic,定義材料3（水）的KXX等于0.61、DENS等于996、C等于4185；2001年10月1日116第一百一十六頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析8、MainMenu>Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas->Retangle>ByDimensions輸入X1=0,Y1=0,X2=0.6,Y2=0.5,選擇Apply;2001年10月1日117第一百一十七頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析輸入X1=0.15,Y1=0.225,X2=0.225,Y2=0.27,選擇Apply;輸入X1=0.6-0.2-0.058,Y1=0.225,X2=0.6-0.2,Y2=0.225+0.044,選擇OK.2001年10月1日118第一百一十八頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析9、MainMenu>Preprocessor>-Modeling->Operate>Booleans>Overlap,選擇PickAll；10、UtilityMenu:Plotctrls>Numbering>Areas,on；11、UtilityMenu:Plot>Areas；2001年10月1日119第一百一十九頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析12、MainMenu>Preprocessor>-Attributes->Define->AllAreas,選擇材料1；13、MainMenu>Preprocessor>Meshing->SizeCntrls->-Manualsize->-Global->Size,輸入單元大小0.02；14、MainMenu>Preprocessor>Meshing->Mesh->-Areas->Mapped>3or4sided,選擇銅塊；2001年10月1日120第一百二十頁，共134頁。練習(xí)：瞬態(tài)傳熱分析15、MainMenu>Preprocessor>-Attributes->Define->AllAreas,選擇材料2；16、MainMenu>Preprocessor>Meshing->Mesh->-Areas->Mapped>3or4sided,選擇鐵塊；17、MainMenu>Preprocessor>-Attributes->Define-