(完整)ANSYS传热分析实例汇总(2),推荐文档

1、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0.75 inch玻纤层壁厚1inch铝层壁厚0.25 inch筒长200 feet导热系数不锈钢8.27BTU/hr.ft.oF玻纤0.028BTU/hr.ft.oF铝117.4BTU/hr.ft. o F边界条件空气温度70oF海水温度44.5 oF空气对流系数2.5BTU/hr.ft 2. oF海水对流系数80BTU/hr.ft 2. oF沿垂直于圆筒轴线作横截面，得到一圆环，取其

2、中1 度进行分析,如图示。铝 玻璃纤维不锈钢空气海水R15 feet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Kins=0.028!玻璃纤维的导热系数Kal=117.4!铝的

3、导热系数Hair=2.5!空气的对流系数Hsea=80!海水的对流系数/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,1a

4、mesh,1mat,2amesh,2mat,3amesh,3/SOLUSFL,11,CONV ,HAIR,TAIR!施加空气对流边界10. Main Menu: Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Area,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.U tility Menu>File>change jobename,输入 Steady1 ；2.U tility Menu>File>change title,输入 Stead

5、y-state thermal analysis of submarine；3.在 命令行输入:/units, BFT ；4. M ain Menu: Preprocessor；5. M ain Menu: Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete, 选择 PLANE55 ；6.M ain Menu: Preprocessor>Material 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,

6、输入材料编号为 3,在 KXX 框中输入 117.4；7.M ain Menu: Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas-Circle>By 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

7、；8.M ain Menu: Preprocessor>-Modeling->Operate>-Booleane->Glue>Area,选择 PICK ALL ；9.M ain Menu: Preprocessor>-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；选择不锈钢层,在

8、 MAT 框中输入1,选择 APPLY,选择玻璃纤维层,在 MA T 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>-Meshing-Mesh>-Areas-Mapped>3 or 4 sided,选择 PICK ALL ；12. Main Menu: Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Convection>Onlines, 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

9、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 Postproc>Plot Results>-Contour Plot-Nodal 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

10、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/in 30.254比热 (C)Btu/lbm. oF0.28铸钢的热物理性能如下表所示:单位制0oF2643o F2750oF2875oF导热系数Btu/hr

11、.in. oF1.441.541.221.22焓Btu/in 30128.1163.8174.2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.in 2.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,

12、1.44,1.54,1.22,1.22 mpdata,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,1sa

13、ve！进入加载求解/SOLUantype,transesel,s,mat,2！设定为瞬态分析！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,3kbc,1autots,ondeltim,0.01,0.001,0.25timint,ontintp,1！设定瞬态分析时间！设定为阶越的载荷

14、！打开自动时间步长！设定时间步长！打开时间积分！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,centerplvar,2！设定铸钢中心点温度随时间的变量！绘制温度时间曲线savefinish菜单操作 :1. Utility Menu>File>Change Title,输入 Casting Solidification;2. 定义单元类型 :Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add

15、/Edit/Delete, Add, Quad 4node 55；3. 定义砂模热性能 :Main Menu>Preprocessor>Material Props>Isotropic, 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 Specificheat(C)框中输入0.28;4. 定义铸钢热性能温度表 :Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Temp Dependent->Temp Table, 输入

16、 T1=0,T2=2643, T3=2750, T4=2875;5. 定义铸钢热性能 :Main Menu>Preprocessor>Material 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;6. 创建关键点 :Main Menu>Preprocessor>-M

17、odeling->Create>Keypoints>In 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 :MainMenu>Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas->Arbitrary>ThroughKPs,顺序选取关键点 1,2,3,4;8.Main Menu>Preprocessor>-Modeling-&

18、gt;Create>-Areas->Rectangle>ByDimension,输 入X1=4,X2=22,Y1=4,Y2=8;9.进行布尔操作:MainMenu>Preprocessor>-Modeling->Operate>-Booleans->Overlap>Area,Pick all；10. 删除多余面 :Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Delete>Area and Below,311. 保存数据库 :在 Ansys Toolbar 中选取 SAVE_DB;12. 定 义

19、 单 元 大 小 :MainMenu>Preprocessor>-Meshing->SizeCntrls>-Global->Size,在Element edge length 框中输入1;13. 对砂模划分网格 :Main Menu>Preprocessor>-Meshing->Mesh>-Areas->Free, 选择砂模 ;14. 对 铸 钢 划 分 网 格 :MainMenu>Preprocessor>-Attributes->Define>DefaultAttribs,在Material number

20、菜单中选择2;15. Main Menu>Preprocessor>-Meshing->Mesh>-Areas->Free, 选择铸钢 ;16.定义分析类型 :Main Menu>Solution>-Analysis Type->New Analysis,选择 Transient;17.选择铸钢上的节点 :Utility Menu>Select>Entities, 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 Me

21、nu>Solution>-Loads- >Apply>Initial Condit n>Define,选择19. 选择砂模上的节点 :Utility Menu>Select>Entities,Nodes, inverse20. 定义砂模的初始温度 :Main Menu>Solution>-Loads- >Apply>Initial Condit n>Define,选择Pick all, 选择 temp, 输入 80, OK;21. Utility Menu>Select>Everything ；22. Utility Menu