ANSYS热分析详解解析

1、第一章简介一、 热分析的目的热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及英它热物理参数，如热量的获取或损失、 热梯度、热流密度（热通量）等。热分析在许多工程应用中扮演重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子 元件等。二、ANSYS的热分析在 ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、 ANSYS/FLOTRAN. ANSYS/ED五种产品中包含热分析功能，其中 ANSYS/FLOTRAN不含相变热分析。 ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的温度，并 导出其它热物理参数。 ANSYS热分析包括热传导、

2、热对流及热辐射三种热传递方式。此外，还可以分析相 变、有内热源、接触热阻等问题。三、ANSYS热分析分类 稳态传热：系统的温度场不随时间变化 瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化四、耦合分析 热一结构耦合 热一流体耦合 热一电耦合 热一磁耦合 热一电一磁一结构耦合等第二章基础知识项目国际单位英制单位ANSYS代号长度111ft时间SS质量KgIbm温度F力NIbf能量（热量）JBTU功率（热流率）WBTU/sec热流密度W/m2BTU/sec-ft2生热速率W/nPBTU/sec-ft3导热系数W/m BTU/sec-ft-FKXX对流系数W/m2-BTU/sec-ft2-FHF密度Kg/m3

3、lbm/ft3DENS比热J/Kg rcBTU/lbm-FC焙J/nPBTU/ft3ENTH二、传热学经典理论回顾热分析遵循热力学第一定律，即能量守恒定律： 对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出）Q-W = U + KE + PE式中：Q热量；W作功； （/ 系统内能；AKE一一系统动能；APE系统势能； 对于大多数工程传热问题：AKE= APE=O: 通常考虑没有做功：W=0,则：Q = 对于稳态热分析：C = At/=O,即流入系统的热量等于流出的热量； 对于瞬态热分析： 二 一,即流入或流出的热传递速率q等于系统内能的变化。dt三、热传递的方式1、热传导热传导可以定义为完全接触的两个

4、物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的 内能的交换。热传导遵循付里叶泄律：Q”二四式中/为热流密dx 度（W/m?） ,为导热系数（W/m-C）,表示热量流向温度降低的方向。2、热对流热对流是指固体的表而与它周用接触的流体之间，由于温差的存在引起的热星的交换。热 对流可以分为两类：自然对流和强制对流。热对流用牛顿冷却方程来描述：q 二g-7。，式中 h为对流换热系数（或称膜传热系数、给热系数、膜系数等），人为固体表而的温度，7；为周 围流体的温度。3、热辐射热辐射指物体发射电磁能，并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程。物体温度越高, 单位时间辐射的热量越多。热传导和热对流都需要

5、有传热介质，而热辐射无 须任何介质。实质 上，在真空中的热辐射效率最高。在工程中通常考虑两个或两个以上物体之间的轮射，系统中每个物体同时辐射并吸收热量。 它们之间的净热量传递可以用斯蒂芬波尔兹曼方程来计算：Q =:凡”T一九式中q为热流率，为辐射率（黑度），cr为斯蒂芬-波尔兹曼常数，约 为5.67X10-8w/m2.K，, Ai为辐射而1的而积，凡为由辐射面1到辐射 面2的形状系数,7；为稻 射而1的绝对温度，石为辐射面2的绝对温度。由上式可以看出，包含热辐射的热分析是高度非 线性的。四、稳态传热如果系统的净热流率为0 ,即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统 的热 亶qA+q,

6、肱7 i=0,则系统处于热稳态。在稳态热分析中任一节点的温度不随时间变化。稳态 热分析的能量平衡方程为（以矩阵形式表示）KT = Q式中：K为传导矩阵，包含导热系数、对流系数及辐射率和形状系数：T为节点温度向量：o 为节点热流率向量，包含热生成；ANSYS利用模型几何参数、材料热性能参数以及所施加的边界条件，生成K、 以及Oo五、瞬态传热瞬态传热过程是指一个系统的加热或冷却过程。在这个过程中系统的温度、热流率、热 边界条件以及系统内能随时间都有明显变化。根据能量守恒原理，瞬态热平衡可以表达 为（以 矩阵形式表示）：CT+KT = Q式中：K为传导矩阵，包含导热系数、对流系数及辐射率和形状系数；

7、C为比热矩阵，考虑系统内能的增加；T为节点温度向量：T为温度对时间的导数；Q为节点热流率向量，包含热生成。六、线性与非线性如果有下列情况产生，则为非线性热分析：、材料热性能随温度变化，如K （T） ,C （T）等：、边界条件随温度变化，如h (T)等；、含有非线性单元；、考虑辐射传热非线性热分析的热平衡矩阵方程为：C (T) f + /C (T) T = e (T)七、边界条件、初始条件ANSYS热分析的边界条件或初始条件可分为七种：温度、热流率、热流密度、对流、辐 射、绝热、生热。八、热分析误差估计 仅用于评估由于网格密度不够带来的误差； 仅适用于SOLID或SHELL的热单元(只有温度一个

8、自由度)： 基于单元边界的热流密度的不连续； 仅对一种材料、线性、稳态热分析有效； 使用自适应网格划分可以对误差进行控制。9/35第三章稳态传热分析稳态传热的定义稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响。通常在进行瞬态热分析以前，进 行稳态热分析用于确定初始温度分布。稳态热分析可以通过有限元计算确定由于稳定的热载荷引起的温度、热梯度、热流率、 热流密度等参数热分析的单元热分析涉及到的单元有大约40种,线性：LINK32LINK33LINK34LINK31二维实体： PLANE55PLANE77PLANE35PLANE75PLANE78三维实体SOLID87英中纯粹用于热分析的有14种:

9、两维二节点热传导单元三维二节点热传导单元 二节点热对流单元二节点热辐射单元 四节点四边形单元八节点四边形单元三节点三角形单元四节点轴对称单元 八节点轴对称单元六节点四面体单元SOLID70八节点六面体单元壳 点 有关单元的淬细解释,SOLID90二十节点六而体单元SHELL57四节点MASS71请参阅（ANSYS Element Reference Guide三、ANSYS稳态热分析的基本过程ANSYS热分析可分为三个步骤： 前处理：建模 求解：施加载荷计算 后处理：查看结果建模、确 jobnametitleunit：、进入PREP7前处理，定义单元类型，设泄单元选项：、定义单元实常数；、立义

10、材料热性能参数，对于稳态传热，一般只需左义导热系数，它可以是恒左 的，也可以随温度变化：、创建几何模型并划分网格，请参阅ANSYS Modeling and Meshing Guide。2 .施加载荷计算、定义分析类型 如果进行新的热分析：Command: ANTYPE, STATIC, NEWGUI: Main menuSolution-Analysis Type-New AnalysisSteady-stale 如果继续上一次分析，比如增加边界条件等：Command: ANTYPE. STATIC, RESTGUI: Main menuSolulionAnalysis Type Resta

11、rt、施加载荷可以直接在实体模型或单元模型上施加五种载荷（边界条件）：a、恒定的温度通常作为自由度约束施加于温度已知的边界上。Command Family: DGUI： Main MenuSolutionLoads-Apply Thermal - Tempera ureb、热流率热流率作为肖点集中载荷，主要用于线单元模型中（通常线单元模型不能施加对流 或热 流密度载荷），如果输入的值为正，代表热流流入肖点，即单元获取热量。如果温度与热流率 同时施加在一节点上则ANSYS读取温度值进行计算。如果在实体单元的某一节点上施加热流率，则此节点周囤的单元要密一些，在两种导热 系数差别很大的两个单元的公共

12、节点上施加热流率时，尤英要注意。此外，尽可能使用热生成 或热流密度边界条件，这样结果会更精确些。Command Family: FGUI： Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Heat Flow c、对流对流边界条件作为而载施加于实体的外表面，计算与流体的热交换，它仅可施加于实体 和壳模型上，对于线模型，可以通过对流线单元LINK34考虑对流。Command Family: SFGUI: Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Convection d、热流密度热流密度也是一种面载。当通过单位面积的热流率已知或通过FL

13、OTRANCFD计 算得到 时，可以在模型相应的外表而施加热流密度。如果输入的值为正，代表热流流入单元。热流密度 也仅适用于实体和壳单元。热流密度与对流可以施加在同一外表面，但ANSYS仅读取最后施加 的而载进行计算。Command Family: FGUI： Main MenuSolulion-Loads-Apply-Thermal-Heat Fluxc、生热率生热率作为体载施加于单元上，可以模拟化学反应生热或电流生热。它的单位是 单位体 积的热流率。Command Family: BFGUI： Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Heat Gener

14、at、确定载荷步选项对于一个热分析，可以确立普通选项、非线性选项以及输出控制。a.普通选项时间选项：虽然对于稳态热分析，时间选项并没有实际的物理意义，但它提供了一个方便的 设置载荷步和载荷子步的方法。Command: TIMEGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTime-Time Step/Time and Subsips每载荷步中子步的数量或时间步大小：对于非线性分析，每一载荷步需要多个子步。Command: NSUBSTGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTi

15、me and Substps Command: DELTIMGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTime-Time Step递进或阶越选项：如果左义阶越(stepped)选项，载荷值在这个载荷步内保持不变：如果为递进 (ramped)选项，则载荷值由上一载荷步值到本载荷步值随每一子步线性变化。Command: KBCGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTime-Time Slep/Time and Subsips b.非线性选项 迭代次数：本选项设置每一子步允许的

16、最多的迭代次数。默认值为25,对大数热分析问题足够。Command: NEQITGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearEquilibrium Iter 自动时间步长：对于非线性问题，可以自动设压子步间载荷的增长，保证求解的稳定性和准确 性。Command: AUTOTSGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTime-Time Step/Time and Subsips 收敛误差：可根据温度、热流率等检验热分析的收敛性。Command: CNVTOLGUI: Main MenuS

17、olution-Load Step Opts-NolinearConvergence Crit 求解结束选项：如果在规左的迭代次数内，达不到收敛，ANSYS可以停止求解或到下一载荷步继续求解。Command: NCNVGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearCrileria to Stop 线性搜索：设置本选项可使ANSYS用Ncwton-Raphson方法进行线性搜索。Command: LNSRCHGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearLine Search 预测娇正：本选项可激活每一子

18、步第一次迭代对自由度求解的预测矫正。Command: PREDGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearPredictorc.输出控制 控制打印输出：本选项可将任何结果数拯输出到*out文件中。Command: OUTPRGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Output CtrlsSolu Printout 控制结果文件：控制*.rth的内容。Command: OUTRESGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Output CtrlsDB/Resulls File、确

19、左分析选项a. Newton-Raphson选项(仅对非线性分析有用)Command: NROPTGUI: Main MenuSolutionAnalysis Oplionsb.选择求解器：可选择如下求解器中一个进行求解： Frontal solver(默认) Jacobi Conjugate Gradient(JCG) solver JCG out-of-memory solver Incomplete Cholesky Conjugate Gradient(ICCG) solver Pre-Conditioned Conjugate Gradient Solver(PCG) Iterati

20、ve(automatic solver selection option)Command: EQSLVGUI: Main MenuSolutionAnalysis Oplions注意：热分析可选用Iterative选项进行快速求解，但如下情况除外： 热分析包含SURF 19或SURF22或超单元； 热辐射分析； 相变分析 需要 restart an analysisc.确定绝对零度：在进行热辐射分析时，要将目前的温度值换算为绝对温度。如果使用的温 度单位是摄氏度，此值应设定为273：如果使用的是华氏度，则为460。Command: TOFFSTGUI: Main MenuSolutionAna

21、lysis Options、保存模型：点击ANSYS工具条SAVE_DBo、求解Command: SOLVEGUI: Main MenuSolutionCurrent LS3、后处理ANSYS将热分析的结果写入*.rth文件中，它包含如下数据：基本数据： 节点温度导出数据： 节点及单元的热流密度 节点及单元的热梯度 单元热流率节点的反作用热流率其它对于稳态热分析，可以使用POST1进行后处理，关于后处理的完整描述，可参阅ANSYS Basic Analysis Procedures Guide。进入POST1后读入载荷步和子步：Command: SETGUI: Main MenuGeneral

22、 Postproo-Read Resulls-By Load Step可以通过如下三种方式查看结果：彩色云图显示Command: PLNSOL. PLESOL, PLETAB 等GUI: Main MenuGeneral PostprooPlot ResultsNodal Soln, Element Soln, Elem Table矢量图显示Command: PLVECTGUI: Main MenuGeneral PostprooPlot ResultsPre-defined or Userdefined列表显示Command: PRNSOL, PRESOL - PRRSOL 等GUI: Ma

23、in MenuGeneral PostprooList ResultsNodal Solu. Element Solu. Reaction Solu 详细 过程请参阅ANSYS Basic Analysis Procedures Guide。实例1：某一潜水艇可以简化为一圆简，它由三层组成，最外而一层为不锈钢，中间为玻 纤隔热 层，最里而为铝层，筒内为空气，筒外为海水，求内外壁而温度及温度分布。几何参数： 筒外径 30 feet总壁厚 2 inchinch inch0.25 inch不锈钢层壁厚0.75 玻纤层壁厚铝层壁厚导热系数不锈钢筒长200feet8.27 BTU/hr.ft.F玻纤 铝

24、0.028 BTU/h r.fLF117.4 BTU/hr.ft.F边界条件空气温度海水温度70F44.5F沿垂直于圆简轴线作横截而,空气对流系数2.5海水对流系数80BTU/hr.ft2.FBTU/h匚2吓如图示。I得到一圆环，取其中1度进行分析,3/4-海水R15 feet以下分别列出log文件和菜单文件。/, Steady 1/title, Steady-state thermal analysis of submarine /units, BFT/prep7 etJ ,plane55 mp.kxx.l.Kss mp.kxx2Kins mp.kxx,3,Kal pcirc.Ro.Rss,

25、-0-5-0-5 pcirc.Rss.Rins, 0 5,0 5 pcirc.Rins,RaL- 0.5,0.5 aglue.all numcmp.area lesizeJiJ6 lcsizc,4,4 lesizeJ4M,5 lcsizc/6,2 eshape,2 mat J ameshj mat,2 amesh,2 mat. 3 ameshj/SOLUSFL J LCONV.HAIR.TAIR! BE义二维热单元!设泄不锈钢的导热系数!设泄玻璃纤维的导热系数!设泄铝的导热系数柠ii律n何糙刑!设左划分网格密度SFLJ ,CONV - HSEA“TSEASOLVE!设怎为映射网格划分!施加空气

26、对流边界!施加海水对流边界Ro=15Rss= 15-(0.75/12)Rins= 15-( 1.75/12)Ral= 15-(2/12)!外径(ft)!不锈钢层内径ft)!玻璃纤维层内径(ft) !铝层内径(ft)Tair=70Tsea=44.5!潜水艇内空气温度!海水温度Kss=&27Kins=0.028!不锈钢的导热系数(BTU/hr.ft.oF)!玻璃纤维的导热系数(BTU/hr.ft.oF)Kal= 117.4Hair=2.5!铝的导热系数(BTU/hr.ft.oF)!空气的对流系数(BTU/lir.ft2.oF)Hsea=80!海水的对流系数(BTU/lir.ft2.oF)13/PO

27、ST1!输出温度彩色云图PLNSOL finish菜单操作:1. Utility Menujobename,输入 Steady 1 ：2. Utility Menu title,输入 Steady-state thermal analysis of submarine；3. 在命令行输入:/units, BFT：4. Main Menu: Preprocessor：5. Main Menu: PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete,jW PLANE55：6. Main Menu: PreprocessorMaterial Prop-Constant-Is

28、otropic,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0.02&选择APPLY,输入材料编号 为3,在KXX框中输入117.4；7. Main Menu: Preprocessor-Modeling-Create-Areas-CircleBy Dimensions,在 RADI 中输入 15,在RAD2中输入15-(.75/12),在THERA 1中输入g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

29、输入 15 (1.75/72),在 RAD2 中输入 15212,选择 OK；& Main Menu: Preprocessor-Modeling-Operate-Booleane-GlueArea,jW PICK ALL：9. Main 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16：10. Main Menu: P

30、reprocessor-AHributes-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: Preprocessor-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,

31、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 PostprooPlot Results-Contour Plot-Nodal Solu,选择 Temperatureo实例2一圆简形的罐有一接管，罐外径为3英尺，壁厚为0.2英尺，接管外径为0.5契穴，壁厚为 0J英尺，罐与接管的轴线垂直且接管远离罐的端部。如图所示：p.pc dl-阳tlXdmcTieisr in irjchcAEe utLt pOAtQR MI ue rrwdeird罐

32、内流体温度为华氏450度,与罐壁的对流换热系数年为250BUT/hr-ft2.oE接管内流体的 温度为华氏100度，与管壁的对流换热系数随管壁温度而变。接管与罐为同一种材料，它的 热物理性能如下表所示：温度7()200300400500F密度0.2850.2850.2850.2850.285Ibm/in3导热系数8.358.909359.810.23Btu/hr-ft-F比热0.1130.1170.1190.1220.125Btu/lbm-F对流系数醇426405352275221Btu/hr-ft2-F养接管内壁对流系数求罐与接管的温度分布。以下分别列出LOG文件及菜单操作/prep7/ti

33、tle.Steady-state thennal analysis of pipe junction/units,binetJ,90mp,dens J,.285mptcmp.,70,200,300,400,500mpda&kxx,1,835/12890/12,9.35/12,9.80/12.10.23/12mpdata,c, 1 0j 33,0.177,0. H 9,0.122,0.125 mpdata.hf2.426/144405/144,352/144,275/144,221/144 !定义几何模型参数ril=1.3rol=1.5zl=2ri2=0.4ro2=0.5z2=2!建立几何模型!

34、使用英制单位!定义热单元!密度!建立温度表!导热系数!比热!接管对流系数!罐内半径!罐外半径!罐长!接管内半径!接管外半径cylind,riLrolMzh.90wprota,0r90 cylind,ri2jo2z2,-90wpstyl.defa vovlap, 2/pnunivoluj/view,r3rLi/type,4/title. Volumes used in building pipe/tank junction vplot vdeleJAJ!划分网格 asclloc,z,zl ascl.a.locyOcniaremote.area! 1/4罐体!将工作平面旋转到垂直于接管轴线! 1/

35、4接管!将工作平而恢复到默认状态!进行OVERLAP布尔操作!打开实体编号!定义显示角度!显示实体!删除多余实体!选择罐上Z二Z1的面!添加选择罐上Y=0的而!创建名为AREMOTE的面组 /pnuniareaj/pnumjinej/title J incs showing the portion being modeled aplotIplot/eraseaccat.alllccatJ2,7 lccaL10,5 lcsizc,20,4lcsizc,40,6 lcsizc6,4 allsel esize,0.4 mshapc,0,3d mshkeyj save vmesh.all!组合罐远端的

36、而及线，为映射划分网!格作准备!在接管壁厚方向分4等分!在接管长度方向分6等分!在罐壁厚方向分4等分!选择 EVERYTHING!设定默认的单元大小!选择3D映射网格/pnunidefa/title, elements in portion being modeled eplot finish!加载求解/solu antype,static nropt,auto!保存数据文件!划分网格，产生节点与单元!显示单元!定义为稳态分析!设宜求解选项为Program-chosen/noeraseUmif,450 csysj nseLs,loc,xjil sf,all,con v,250/144.450

37、cmselaremote nslaj d,all.temp,450 wprota,0i90 cswplaJl J nsel,sjoc,xji2 sf,an,cocv,-200 allsel /pbc.temp.J /psf,conv,2 /title.Boundary conditions nplot wpstyle.defa csys,0 autots.on nsubst,50 kbc,0 outp r.n solJast solve finish!进入后处理/post1/title,Temperature contrours at pipe/tank junction plnsoljemp

38、 finish /exit, all菜单操作1、设定标题:Utility Menu Title,输入 Steady-State analysis of pipe junction,选择 OK;2、设定单位制:在命令提示行输 A/UNITS.BIN;3、定义单元类型:MainMenuPreprocesorElement TypeAdd/Edit/Delete.选择 Thermal Solid Bricck 20 node 90 号单元； 4、定义材料属性! Newton-Raphson!设定初始所有节点温度!变为柱坐标!选择罐内表面的节点!定义对流边界条件!选择AREMOTE而组!选择属于ARE

39、MOTE面组的肖点!定义节点温度!将工作平而旋转到垂直于接管轴线!创建局部柱坐标!选择接管内壁的节点!定义对流边界条件!选择 EVERYTHING!显示所有温度约束!显示所有对流边界!显示节点!工作平而恢复默认状态!变为直角坐标!打开自动步厂长!设定子步数量!设定为阶越 、n exxi J-人 I (1) Main MenuPreprocessorMaterial Props-Constant-Isotropic,默 认材料编号 1,在 DENSITY 框中输入 0.285:(2) Main MenuPreprocessoiMaterial Props-Temp Dependent-Temp

40、Table,输入温度 70,200.300400.500:!显示温度彩色云图(3) Main MenuPreprocessorMaterial Props-Temp Dependent-Prop Tabic,选择导热系数 KXX.材料编号为1,输入与温度表对应的导热系数8.35/1289/12,9.35/12,9.8/1210.23/12,选 择 APPLY;(4)选择比热 C,材料编号为 1,输入 0.113,0.117,0.119,0.122,0.125,选择 APPLY;(5)选择对流系数 HE 材料编号为 2,输入 426/144.405/144352/144.275/144, 221

41、/144M 择 OK。5 泄义几何模型参数：Utility MenuParametersScalar Parameters,输入 ri 1 = 1 - 3,ro 1=1 - 5,z 1 =2,ri2=0 4,ro2=0.5,z2=2;6、建立几何模型(1) Main MenuPreprocessor-Modeling-Create-Volumes-CylinderByDimensions, Outer radius 框中输入 rol,Optional inner radium 框中输入 riLZ coordinates 框 中输入。和ZLEnding angle框中输入90;(2) Utili

42、ty MenuWorkPlaneOffset WP by Increments,在 XY.YZ,ZX 框中输入。厂 90;(3) Main MenuPreprocessor-Modeling-Create-Volumes-CylinderByDimensions; Outer radius 框中输入 ro2, Optional inner radium 框中输入 ri2, Z coordinates 框中 输入。和 Z2,Starting angle 框中输入-90,Ending angle 框中输入 0;(4) Utility MenuWorkPlaneAlign WP withGlobal

43、 Cartesian ：I、进行布尔操作:Main MenuPreprocessor-Modeling-Operate-Booleans-Overlap Volumes,选择 Pick All：8、观察几何模型(1) Utility MenuPIotCtrIsNumbering,打开 volumes;(2) Utility MenuPlotCtrlsView Direction,在 Coords of view point 框中输入-3,-1,1 ：9、删除多余实体 Main MenuPreprocessor-Modeling-DeleteVolume and Below,在命令输 入行 输入

44、3,4回车：10、创建组 AREMOTE(1) Utility MenuSelectEntities,j# Area. By location, Z Coordinates,在 Min, Max 框中 输 入 Zl,选择 APPLY.Y Coordinates,在 Min, Max 框中输入 0,OK;(2) Utility MenuSelectComp/AssemblyCreate Component,在 Component name 框中输 入 AREMOTE,在 Components is made of 菜单中选择 AREA：Ik组合而及线(1) Main MenuPreprocess

45、or-Meshing-Mesh-Volumes-Mapped-Concatenate-Area,选择 Pick all：(2) Main MenuPrcprocessor-Meshing-Mesh-Volumes-Mapped-Concatenate-Lines,在命令行中输入12,7回车，选择APPLY,在命令行中输入10,5回 车QK：12、设定网格密度(1) Main MenuPreprocessor-Meshing-Size CntrlsPicked Lincs,选择线 6 和 20QK.在 No. of element divisions 框中输入 4,OK：(2) Main Men

46、uPreprocessor-Meshing-Size CntrlsPicked Lines,选择线 40,0 匕在 No. of element divisions 框中输入 6,OK；(3) Utility MenuSelectEverything:(4) Main MenuPreprocessor-Meshing-Size Cntrls-Global-Size,在 element edge length |匡 中输入04,OK；13、划分网格：Main MenuPreprocessor-Meshing-Mesh-VoIumes-Mapped4 to 6 sides,选 择 Pick All

47、：14、定义求解类型及选项(1) Main MenuSolution-Analysis Type-New Analysis,选择 Steady-State：(2) Main MenuSolution-Analysis Options,选择 Program-chosen：15、施加对流载荷(1) Utility MenuWorkPlaneChange Active CS toGlobal Cylindrical：(2) Utility MenuSelectEntities,iW Nodes, By location, Min, Max 框中输入 ril,OK；(3) Main MenuSolut

48、ion-Loads-Apply-Thermal-ConvectionOn Nodes,选择 Pick All.输 入 250/144 及 450QK；16、在AREMOTE组上施加温度约束(1) Utility MenuSelectComp/AssemblySelect Comp/Assembly,选 aremote;(2) Utility MenuSelectEntities,选择 Nodes, Attached to, On the Area all. OK；(3) Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-TemperatureOn Nodes,选择 P

49、ick all,输 入 45,OK：17、施加与温度有关的对流边界条件(1) Utility MenuWorkPlaneOffset WP by Increments, XY.YZ.ZX Angles 框中输入 0 厂 90,OK;(2) Utility MenuWorkPlaneLocal Coordinate SystemsCreate Local CSAt WP Origin,在 Type of coordinate system 菜单中，选择 Cylindrical LOK；(3) Utility MenuSelect Entities,Nodes, By location, Min,

50、 Max 框中输入 ri2,OK；(4) Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-ConvectionOn Nodes,选择 Pick All.在 Film coefficient 框中输入 2 在 Bulk temperature 框中输入 100,OK;(5) Utility MenuSelectEveryrthing:(6) Utility MenuPlotCtrlsSymbols,;jt Show pres and convect as 菜单中选择 Arrow, OK;(7) Utility MenuPlotNodes；18、恢复工作平面及坐标系统(

51、1) Utility MenuWorkPlaneChange Active CS toGlobal Cartesian：(2) Utility MenuWorkPlaneAlign WP withGlobal Cartesian：19、设定载荷步选项：Main MenuSolution-Load Step Options-Time/FrequencTime and Substeps,在 Number ofsubsteps 框中输入 50,设置 Automatic time stepping 为 On：20、 求解:Main MenuSolution-Solve-Current LS21、显示温

52、度分布彩色云图：Main MenuGeneral PostprooPlot Results-ContourPlot- Nodal Solue 选择 Temperature TEMP ”ANSYS Verification Manual中关于稳态热分析的实例：VM58VM92VM93Centerline temperature of a heat generating wireInsulted wall temperatureTemperature dependent conductivityVM94Heat generating plateVM95Heat transfer from a co

53、oling spineVM96Temperature distribution in a short solid cylinderVM97VM98VM99VM100VM101VM102VM103VM105VM108VM118VM160VM161VM162VM193Temperature distribution along a straight finTemperature distribution along a tapered finTemperature distribution in a trapezoidal finHeat conductivity across a chimney

54、 sectionTemperature distribution in a short solid cylinderCylinder with temperature dependent conductivityThin plate with a central heat sourceHeat generation coil with temperature dependent conductivityTemperature gradient across a solid cylinderCenterline temperature of a heat generating wireSolid cylinder w