Ans的ys热分析教程_第三章.pdf

第 3 章 稳态热传递 (无热质量交换) 稳态热传递 • 如果热能流动不随时间变化的话，热传递就称为是稳态的。 • 由于热能流动不随时间变化, 系统的温度和热载荷也都不随时间 变化。 • 由热力学第一定律，稳态热平衡可以表示为: 输入的能量— 输出的能量 0 稳态热传递控制方程 • 对于稳态热传递，表示热平衡的 微分方程为:   T    T    T  ... kxx  kyy  kzz  q 0 x  x  y  y  z  z  • 相应的有限元平衡方程为:      K T Q 热载荷和边界条件的类型 • 温度 – 自由度约束，将确定的温度施加到模型的特定区域。 • 均匀温度 – 可以施加到所有结点上，不是一种温度约束。一般只用于施加初始温 度而非约束，在稳态或瞬态分析的第一个子步施加在所有结点上。它 也可以用于在非线性分析中估计随温度变化材料特性的初值。 • 热流率 – 是集中结点载荷。正的热流率表示能量流入模型。热流率同样可以施 加在关键点上。这种载荷通常用于对流和热流不能施加的情况下。施 加该载荷到热传导率有很大差距的区域上时应注意。 热载荷和边界条件的类型 • 对流 – 施加在模型外表面上的面载荷，模拟平面和周围流体之间的热量交换。 • 热流 – 同样是面载荷。使用在通过面的热流率已知的情况下。正的热流值表示热流 输入模型。 • 热生成率 – 作为体载荷施加，代表体内生成的热，单位是单位体积内的热流率。 热载荷和边界条件的类型 • ANSYS 热载荷分为四大类: 1. DOF 约束 - 指定的 DOF (温度) 数值 2. 集中载荷 - 集中载荷(热流)施加在点上 3. 面载荷 -在面上的分布载荷(对流,热流) 4. 体载荷 - 体积或区域载荷 热载荷和边界条件的类型 热载荷和边界条件的类型 热载荷和边界条件注意事项 – 在 ANSYS中, 没有施加载荷的边界作为完全绝热处理。 – 对称边界条件的施加是使边界绝热得到的。 – 如果模型某一区域的温度已知，就可以固定为该数值。 – 响应热流率只在固定温度自由度时使用。 热分析模板 • 建立模型 – 指定分析名称和工作文件名。 – 如果需要，记录单位制。 – 进入前处理器 • 定义单元类型，检查基本设置。 • 如果需要，定义实参。 • 定义材料特性。 • 生成或导入模型。 • 划分网格。 热分析样板 • 求解器