ANSYS传热分析实例汇总

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除实例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

2、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/

3、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

4、!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Steady-state thermal ana

5、lysis 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: Preprocesso

6、r-Modeling-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15-2/12,选择OK；8. Main Menu: Preprocessor-Modeling-Operate-Booleane-GlueArea,选择PICK ALL；9. Main Menu: Preproces

7、sor-Meshing-Size Contrls-Lines-Picked 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-Attributes-DefinePicked 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: Preprocess

8、or-Meshing-Mesh-Areas-Mapped3 or 4 sided,选择PICK ALL；12. Main Menu: Solution-Loads-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-Solve-Current LS；14. Main Menu: General PostprocPlot Results-Contour Plot-Nodal

9、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

10、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 Solidificati

11、on!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,ltopk

12、plota,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

13、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. U

14、tility 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

15、表:Main MenuPreprocessorMaterial Props-Temp Dependent-Temp Table, 输入T1=0,T2=2643, T3=2750, T4=2875;5. 定义铸钢热性能:Main MenuPreprocessorMaterial Props-Temp 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;

16、6. 创建关键点:Main MenuPreprocessor-Modeling-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-Modeling-Create-Areas-ArbitraryThrough KPs,顺序选取关键点1,2,3,4;8. Main MenuPreprocessor-Modeling-Create-Areas-Rectangle

17、By Dimension,输入X1=4,X2=22,Y1=4,Y2=8;9. 进行布尔操作:Main MenuPreprocessor-Modeling-Operate-Booleans-OverlapArea,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

18、中输入1;13. 对砂模划分网格:Main MenuPreprocessor-Meshing-Mesh-Areas-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-Mesh-Areas-Free,选择铸钢;16. 定义分析类型:Main MenuSolution-Analysis Type-New Analysis, 选择Transient;17. 选择铸钢上的节点:Util

19、ity 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-Loads-ApplyInitial 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 MenuSolution-Loads-ApplyInitial ConditnDefine, 选

20、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 MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-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,Ti

21、me 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-Solve-Current 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。【精品文档】第 7 页