熱場的有限元分析基本的熱現象ANSYS的熱分析簡介穩態熱分析瞬態熱分析第一部分基本的熱現象熱分析背景熱分析用于計算一個系統或部件的溫度分布及其它熱物理參數，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用中扮演重要角色，如內燃機、渦輪機、換熱器、管路系統、電子元件等。在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五種產品中包含熱分析功能,其中ANSYS/FLOTRAN不含相變熱分析。ANSYS熱分析基于能量守恒原理的熱平衡方程，用有限元法計算各節點的溫度，并導出其它熱物理參數。ANSYS熱分析包括熱傳導、熱對流及熱輻射三種熱傳遞方式。此外，還可分析相變、有內熱源、接觸熱阻等問題。熱傳導傳導：由于溫度梯度引起的內部的能量的交換熱流密度熱導率溫度梯度熱對流熱對流：固體的表面與其接觸的流體之間，由于溫差存在而引起的熱量交換表面傳熱系數固體表面的溫度周圍流體的溫度熱對流可以分為兩類：自然對流和強制對流熱輻射熱輻射：指物體發射電磁能，并被其他動作吸收轉變為熱的熱量交換過程，溫度越高，熱輻射越高，熱輻射不需要介質，真空中的熱輻射效率更高。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熱流率(W)吸收率斯忒藩-伯爾茲曼常數，約5.67×10E-8(W/m2.K4)幾個小問題熱力學三大定律？真空導熱嗎？太陽的熱量如何傳到地球的？熱水瓶是如何阻止熱量喪失的？空調的加熱效率和電爐相比

，誰高？人的散熱功率大概是多少？什么是溫室效應？具體原因是什么？第二部分ANSYS的熱分析簡介狀態上分：穩態傳熱：系統的溫度場不隨時間變化瞬態傳熱：系統的溫度場隨時間明顯變化從物性、條件的線性度分線性分析：物性和邊界條件不隨溫度變化非線性傳熱：物性和邊界條件隨溫度變化熱分析中可能的耦合關系熱－結構耦合熱－流體耦合熱－電耦合

熱－磁耦合熱－電－磁－結構耦合等熱分析中的邊界條件絕熱邊界條件表面的熱量流為常數對流邊界條件輻射邊界條件相變或其他引起的恒溫邊界條件熱流率作為節點集中載荷，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。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。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。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·其它第三部分穩態熱分析穩態熱分析如果系統的凈熱流率為０，即流入系統的熱量加上系統自身產生的熱量等于流出系統的熱量：q流入+q生成-q流出=0，則系統處于熱穩態。在穩態熱分析中任一節點的溫度不隨時間變化，穩態熱分析的能量平衡方程為（以矩陣形式表示）[K]為傳導矩陣，包含導熱系數、對流系數及輻射率和形狀系數；{T}為節點溫度向量；{Q}為節點熱流率向量，包含熱生成。穩態熱分析舉例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第四部分瞬態熱分析瞬態傳熱過程是指一個系統的加熱或冷卻過程。在這個過程中系統的溫度、熱流率、熱邊界條件以及系統內能隨時間都有明顯變化。根據能量守恒原理，瞬態熱平衡可以表達為（以矩陣形式表示）：[K]為傳導矩陣，包含導熱系數、對流系數及輻射率和形狀系數，[C]為比熱矩陣,考慮系統內能的增加，{T}為節點溫度向量。(和力分析的瞬態、暫態比較？)瞬態熱分析的基本步驟與穩態熱分析類似。主要的區別是瞬態熱分析中的載荷是隨時間變化的。為了表達隨時間變化的載荷，首先必須將載荷～時間曲線分為載荷步。載荷～時間曲線中的每一個拐點為一個載荷步。為何穩態分析中不需要輸入比熱和密度？而瞬態分析中必須輸入這兩個量。非線性熱分析如果有下列情況產生，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、考慮輻射傳熱相變問題ANSYS熱分析最強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非線性的瞬態的問題：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。焓的單位是J/m3，是密度與比熱的乘積對溫度的積分。H=U+pVH是焓,U是內能,p是壓強,V是體積，物理意義:封閉體系不做