ANSYS传热分析实例汇总.docx

ANSYS传热分析实例汇总ANSYS传热分析实例汇总 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（ANSYS传热分析实例汇总）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快 业绩进步，以下为ANSYS传热分析实例汇总的全部内容。实例1：某一潜水艇可以简化为一圆筒，它由三层组成，最外面一层为不锈钢,中间为玻纤隔热层,最里面为铝层，筒内为空气,筒外为海水，求内外壁面温度及温度分布。几何参数：筒外径30feet总壁厚2inch不锈钢层壁厚0。75inch玻纤层壁厚1inch铝层壁厚0。25inch筒长200feet导热系数不锈钢8.27BTU/hr.ft。oF玻纤0。028BTU/hr.ft.oF铝117.4BTU/hr.ft.oF边界条件空气温度70oF海水温度44。5oF空气对流系数2.5BTU/hr。ft2。oF海水对流系数80BTU/hr。ft2。oF沿垂直于圆筒轴线作横截面，得到一圆环，取其中1度进行分析,如图示。以下分别列出log文件和菜单文件./filename， Steady1/title， Steady-state thermal analysis of submarine /units, BFTRo=15!外径（ft）Rss=15-（0.75/12)！不锈钢层内径ft)Rins=15-(1。75/12)!玻璃纤维层内径(ft）Ral=15-（2/12)！铝层内径 （ft）Tair=70！潜水艇内空气温度Tsea=44。5!海水温度Kss=8.27!不锈钢的导热系数 (BTU/hr。ft.oF）Kins=0。028！玻璃纤维的导热系数 (BTU/hr。ft。oF)Kal=117.4！铝的导热系数(BTU/hr.ft。oF）Hair=2.5！空气的对流系数（BTU/hr。ft2.oF）Hsea=80!海水的对流系数（BTU/hr。ft2.oF）/prep7et，1,plane55！定义二维热单元mp，kxx,1,Kss！设定不锈钢的导热系数mp,kxx,2,Kins！设定玻璃纤维的导热系数mp，kxx，3，Kal!设定铝的导热系数pcirc，Ro,Rss，-0.5,0。5!创建几何模型pcirc,Rss，Rins，0。5，0。5pcirc,Rins,Ral,-0.5,0。5aglue，allnumcmp,arealesize,1,，16!设定划分网格密度lesize,4，4lesize,14,，,5lesize，16，,2eshape,2！设定为映射网格划分mat，1amesh,1mat，2amesh，2mat,3amesh，3/SOLUSFL,11，CONV，HAIR,TAIR!施加空气对流边界SFL,1，CONV,HSEA，,TSEA！施加海水对流边界SOLVE/POST1PLNSOL!输出温度彩色云图finish菜单操作：1. Utility MenuFilechange jobename, 输入Steady1;2. Utility MenuFilechange title,输入Steadystate thermal analysis of submarine;3. 在命令行输入：/units， BFT；4. Main Menu: Preprocessor；5. Main Menu: PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，选择PLANE55;6. Main Menu: PreprocessorMaterial Prop-Constant-Isotropic，默认材料编号为1,在KXX框中输入8.27，选择APPLY,输入材料编号为2，在KXX框中输入0。028,选择APPLY，输入材料编号为3，在KXX框中输入117.4；7. Main Menu: PreprocessorModeling-Create-Areas-CircleBy Dimensions ,在RAD1中输入15，在RAD2中输入15(。75/12)，在THERA1中输入-0。5,在THERA2中输入0。5,选择APPLY,在RAD1中输入15-（.75/12），在RAD2中输入15（1.75/12),选择APPLY,在RAD1中输入15(1。75/12）,在RAD2中输入152/12，选择OK；8. Main Menu： Preprocessor-ModelingOperate-BooleaneGlueArea，选择PICK ALL;9. Main Menu： PreprocessorMeshingSize Contrls-LinesPicked Lines，选择不锈钢层短边,在NDIV框中输入4,选择APPLY,选择玻璃纤维层的短边，在NDIV框中输入5，选择APPLY,选择铝层的短边，在NDIV框中输入2，选择APPLY,选择四个长边，在NDIV中输入16;10. Main Menu: Preprocessor-AttributesDefinePicked Area，选择不锈钢层，在MAT框中输入1,选择APPLY,选择玻璃纤维层,在MAT框中输入2,选择APPLY，选择铝层,在MAT框中输入3,选择OK；11. Main Menu： Preprocessor-MeshingMeshAreas-Mapped3 or 4 sided，选择PICK ALL；12. Main Menu: SolutionLoads-Apply-Thermal-ConvectionOn lines，选择不锈钢外壁，在VALI框中输入80,在VAL2I框中输入44.5,选择APPLY，选择铝层内壁，在VALI框中输入2。5,在VAL2I框中输入70，选择OK；13. Main Menu： Solution-SolveCurrent LS；14. Main Menu： General PostprocPlot Results-Contour PlotNodal Solu，选择Temperature.对流换热系数 定义：流体与固体表面之间的换热能力,比如说，物体表面与附近空气温差1,单位时间单位面积上通过对流与附近空气交换的热量。单位为W/(m2）。表面对流换热系数的数值与换热过程中流体的物理性质、换热表面的形状、部位、表面与流体之间的温差以及流体的流速等都有密切关系。物体表面附近的流体的流速愈大,其表面对流换热系数也愈大.如人处在风速较大的环境中,由于皮肤表面的对流换热系数较大，其散热(或吸热）量也较大。对流换热系数可用经验公式计算，通常用巴兹公式计算.的大致量级：空气自然对流5 25 ，气体强制对流20 100。实例2:一钢铸件及其砂模的横截面尺寸如图所示:砂模的热物理性能如下表所示:单位制导热系数（KXX）Btu/hr。in。oF0.025密度（DENS）lbm/in30。254比热(C）Btu/lbm.oF0.28铸钢的热物理性能如下表所示:单位制0oF2643oF2750oF2875oF导热系数Btu/hr。in。oF1。441。541.221。22焓Btu/in30128。1163。8174.2初始条件:铸钢的温度为2875oF，砂模的温度为80oF；砂模外边界的对流边界条件：对流系数0.014Btu/hr.in2.oF，空气温度80oF；求3个小时后铸钢及砂模的温度分布。/Title， Casting Solidification！进入前处理/prep7et，1，plane55！定义单元mp，dens，1，0.254!定义砂模热性能mp,kxx,1，0。025mp，c，1，0.28mptemp，1,0,2643,2750,2875!定义铸钢的热性能mpdata,kxx，2,1。44,1.54，1。22,1.22mpdata，enth，2，0，128。1,163.8，174.2mpplot，kxx，2mpplot,enth,2save!创建几何模型k，1,0,0，0k，2，22，0,0k，3,10,12,0k，4,0,12，0/pnum,kp,1/pnum,line，1/pnum，area,1/Triad,ltopkplota，1,2，3,4saverectng,4，22，4，8aplotaovlap,alladele,3aplotsave！划分网格esize,1amesh,5mat，2aplotamesh，4eplot/pnum,elem/number,1save！进入加载求解/SOLUantype，trans!设定为瞬态分析esel，s,mat,2！设定铸钢的初始温度nsle,s/replotic，all，temp,2875esel,inve！设定砂模的初始温度nsle,s/replotic,all，temp,80allselsavelplotsfl，1,CONV，0.014，,80！设定砂模外边界对流sfl，3，CONV，0.014,，80sfl，4，CONV,0.014，80/psf，conv，2time,3！设定瞬态分析时间kbc,1！设定为阶越的载荷autots，on！打开自动时间步长deltim,0.01，0.001,0.25！设定时间步长timint,on！打开时间积分tintp,，1！将THETA设定为1outres,all,all!输入每个子步的结果solve！进入后处理/post26/pnum，node，1/number，0eplotnsol，2,204，temp，center！设定铸钢中心点温度随时间的变量plvar，2！绘制温度时间曲线savefinish菜单操作：1. Utility MenuFileChange Title, 输入Casting Solidification；2. 定义单元类型:Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete, Add， Quad 4node 55；3. 定义砂模热性能：Main MenuPreprocessorMaterial PropsIsotropic, 默认材料编号1， 在Density(DENS)框中输入0。054, 在Thermal conductivity (KXX）框中输入0。025， 在Specific heat(C)框中输入0.28;4. 定义铸钢热性能温度表：Main MenuPreprocessorMaterial PropsTemp DependentTemp Table， 输入T1=0,T2=2643， T3=2750， T4=2875;5. 定义铸钢热性能:Main MenuPreprocessorMaterial PropsTemp Dependent -Prop Table， 选择Th Conductivity，选择KXX， 输入材料编号2，输入C1=1.44, C2=1。54, C3=1。22， C4=1.22，选择Apply， 选择Enthalpy,输入C1=0, C2=128.1, C3=163.8， C4=174。2；6. 创建关键点:Main MenuPreprocessorModeling-CreateKeypointsIn Active CS,输入关键点编号1,输入坐标0，0，0， 输入关键点编号2, 输入坐标22,0,0， 输入关键点编号3， 输入坐标10,12，0, 输入关键点编号4， 输入坐标0，12,0；7. 创建几何模型:Main MenuPreprocessor-ModelingCreateAreas-ArbitraryThrough KPs，顺序选取关键点1,2，3,4；8. Main MenuPreprocessor-Modeling-Create-AreasRectangleBy Dimension,输入X1=4，X2=22,Y1=4，Y2=8；9. 进行布尔操作：Main MenuPreprocessor-ModelingOperateBooleansOverlapArea,Pick all；10. 删除多余面:Main MenuPreprocessor-Modeling-DeleteArea and Below,311. 保存数据库:在Ansys Toolbar中选取SAVE_DB；12. 定义单元大小：Main MenuPreprocessor-Meshing-Size Cntrls-Global-Size， 在Element edge length框中输入1；13. 对砂模划分网格:Main MenuPreprocessor-MeshingMeshAreas-Free,选择砂模;14. 对铸钢划分网格：Main MenuPreprocessor-Attributes-DefineDefault Attribs， 在Material number菜单中选择2；15. Main MenuPreprocessor-Meshing-MeshAreasFree,选择铸钢;16. 定义分析类型：Main MenuSolution-Analysis TypeNew Analysis, 选择Transient；17. 选择铸钢上的节点:Utility MenuSelectEntities, 选择element，mat，输入2,选择Apply，选择node, attached to element,选择OK;18. 定义铸钢的初始温度：Main MenuSolution-LoadsApplyInitial ConditnDefine, 选择Pick all,选择temp, 输入2875， OK;19. 选择砂模上的节点：Utility MenuSelectEntities,Nodes, inverse20. 定义砂模的初始温度：Main MenuSolutionLoadsApplyInitial ConditnDefine, 选择Pick all, 选择temp， 输入80, OK;21. Utility MenuSelectEverything；22. Utility MenuPlotLines；23. 定义对流边界条件:Main MenuSolutionLoadsApplyThermal-ConverctionOn Lines,选择砂模的三个边界1,3，4， 在file coefficent框中输入80, 在Bulk temperature框中输入， 80；24. 设定瞬态分析时间选项:Main MenuSolutionLoad Step OptsTime/FrequencTime-Time Step,Time at end of load step3Time Step size0。01Stepped or ramped b.c.SteppedAutomatic time steppingonMinimun time Step size0.001Maximum time step size0。2525. 设置输出:Main MenuSolutionLoad Step OptsOutput CtrlsDB/Results File， 在File write frequency框中选择Every substep;26. 求解:Main MenuSolution-SolveCurrent LS;27. 进入后处理: Main MenuTimehist Postproc；28. 定义铸钢中心节点的温度变量：Main MenuTimehist PostprocDefine Variables， Add, Nodal DOF result，2,204；29. 绘制节点温度随时间变化曲线：Main MenuTimehist PostprocGraph Variable,2.