Ansys 第33例瞬态热分析实例一水箱.docxVIP

第33例瞬态热分析实例——水箱本例介绍了利用ANSYS进行瞬态热分析的方法和步骤、瞬态热分析时材料模型所包含的内容，以及模型边界条件和初始温度的施加方法。33.1概述热分析是计算热应力的基础，热分析分为稳态热分析和瞬态热分析，稳态热分析将在后面两个例子中介绍，本例介绍瞬态热分析。33.1.1 瞬态热分析的定义瞬态热分析用于计算系统随时间变化的温度场和其他热参数。一般用瞬态热分析计算温度场，并找到温度梯度最大的时间点，将此时间点的温度场作为热载荷来进行应力计算。33.1.2 嚼态热分析的步骤瞬态热分析包括建模、施加载荷和求解、查看结果等几个步骤。1．建模瞬态热分析的建模过程与其他分析相似，包括定义单元类型、定义单元实常数、定义材料特性、建立几何模型和划分网格等。注意：瞬态热分析必须定义材料的导热系数、密度和比热。2.施加载荷和求解(1)指定分析类型，Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis,选择 Transient。(2)获得瞬态热分析的初始条件。定义均匀的初始温度场：Main Menu→Solution→Define Loads→Settings→Uniform Temp，初始温度仅对第一个子步有效，而用Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Thermal→Temperature命令施加的温度在整个瞬态热分析过程中均不变，应注意二者的区别。定义非均匀的初始温度场：如果非均匀的初始温度场是已知的，可以用Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Initial Conditn→Define即IC命令施加。非均匀的初始温度场一般是未知的，此时必须先进行行稳态分析确定该温度场。该稳态分析与一般的稳态分析相同。注意：要设定载荷（如已知的温度、热对流等），将时间积分关闭，选择Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time Integration→Amplitude Decay;设定只有一个子步，时间很短（如(0.01s)的载荷步， Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time→Time Step。(3)设置载荷步选项。普通选项包括每一载荷步结束的时间、每一载荷步的子步数、阶跃选项等，选择Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time-Time Step.非线性选项包括：迭代次数（默认25），选择Main Menu→Solution→Load Step Opts→Nonlinear→Equilibrium Iter;打开自动时间步长，选择Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time→Time Step：将时间积分打开，选择Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time Integration→Amplitude Decay.输出选项包括：控制打印的输出，选择Main Menu→Solution→Load Step Opts→Output Ctrls→Solu Printout; 结果文件的输出，选择Main Menu→Solution→Load Step Opts→Output Ctrls→DB/Results File.(4)如果均匀的初始温度场是通过稳态分析施加的，则须删除稳态分析时施加的温度载荷，选择 Main Menu→Solution→Define Loads→Delete→Thermal→Temperature。(5)求解。 3.查看结果可以用POST26或POST1查看结果。33.2问题描述图33-1所示为一个温度为500℃的铁块和一个温度为400℃的铜块，突然放入温度为20℃的完全绝热的水箱中。忽略水的流动，试分析1h后铜块和铁块的最高温度，以及铜块和铁块的温度变化情况。材料热物理性能参数如表33-1所示。图33-1水箱示意图表33-1 材料热物理性能参数热性能参数铜铁水导热系数/W(m.℃)383702密度/kg/m388897833966比热/J/(kg. ℃)390448418533.3分析步骤33.3.1改变任务名拾取菜单Utility Menu→File→Change Jobname，在所弹出对话框的“[/FILNAM]”文本框中输入EXAMPLE33，单击“OK”按钮。图33-2 改变任务名对话框33.3.2选择单元类型拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Element