Ansys模拟水结冰的热分析过程

. .. .页脚页脚Ansys一、问题描述：对一茶杯水的结冰过程进行分析，水和茶杯的初始温度为0℃，环境温度为-10℃，杯子侧面和顶面的对流换热系数为12.5W/m^2·℃，杯子放在桌面上，假设桌面可以对杯子底面提供-10℃的温度载荷。计算3000s之后的温度分布。模型如下：54.41mm50mm85mm60mm度为5m（部水的高度80m。分析采用SI单位制，水的材料属性如下：导热率：0.6密度：1000比热容：4200焓值：温度℃温度℃-10-1010焓J/m^3037.8e679.8e6121.8e6茶杯采用铁的材料属性：导热率：70密度：7833比热容：448二、问题分析：701/40℃的042000J/kg·℃的热量，通过定义焓值来实本例通过apdl三、分析步骤:1、定义工程名及标题fini/cle ！清除数据库/filname.shuijiebing,1！此处设置工作名/title,lovz ！此处设置标题*afundeg /prep7 ！进入前处理模块et,1,70 ！定义70单元mp,kxx,1,0.6 ！设置材料属mp,c,1,4200mp,dens,1,1000mptemp,1,-10,-1,0,10mpdata,enth,1,1,0,37.8e6,79.8e6,121.8e6 mp,kxx,2,70mp,dens,2,7833mp,c,2,44813、定义参数r1=50e-3r2=60e-3r3=54.41e-3r4=65e-3h1=80e-3h2=85e-34、建模wprot,,-90 ！旋转工作平面/pnum,volu,1！打开体积显示/view,1,1,1,1 ！Iso1/4cone,r3,r4,0,h2,0,90 ！建立茶杯轮廓模wpoff,,,h2-h1 ！移动工作平面vsbw,all ！用工作平面切割体，方便扫掠划分网vovlap,all ！对体进行叠分操作vglue,all ！对体进行粘接操作numcmp,all ！压缩所有编号wpcsys,-1,0 ！工作平面回归原/replot 5、对体赋予材料属性vsel,,,,1,3 ！体积1到3vatt,2,,1 ！赋予2号材料属vsel,,,,4 ！体积4vatt,1,,1 ！赋予1号材料属Allsel ！选择所有/pnum,mat,1！打开材料编号显Vplot ！模型显示6、分网esize,2.5e-3 ！单元尺寸vsweep,all ！扫掠划分网格划分如上，可见网格密度还是可以接受的。7、进行求解设置/sol！进入求解模块toff,273！设置温度偏移antype,4！瞬态分析outres,all,all ！输出设置，选择输出所tunif,0 ！设置初始温度timint,on ！打开时间积time,3000 ！设置时间deltim,30,30,100！设置子载荷步时间，下限30s，上限autots,on ！打开自动时间步长kbc,1 ！阶跃载荷初始温度是必须设置的，也可以先关闭时间积分，对整体施加0℃的温度载荷，进行稳态分析，随后打开时间积分，进行瞬态分析。8、施加载荷用/pnum,area,1打开面显示，再用APLOT，确定要施加载荷的面的编号。随后施加载荷asel,,,,16,17asel,a,,,2asel,a,,,7 ！选择对流边界的面编sfa,all,,conv,12.5,-10 ！施加对流asel,,,,1asel,a,,,3 ！选择茶杯底面nsla,s,1 ！选择底面上的全部节d,all,temp,-10 ！施加温度载荷Allsel用管它，继续。9、求解Solve210、后处理/post1 ！进入后处理模块set,last ！选择最后一个载荷plnsol,temp ！显示温度场分布3000s出，除了红色部分的水未凝结之外，其余的水已经凝结。仅对水的温度场进行处理，手动设置温度显示围，可以更清楚看出水的凝结情况，如下esel,s,mat,,1 ！选择1号材Eplot ！显示单元/cval,1,-10,-1,0,0.1 plnsol,temp如上图，蓝色部分表示水已凝结为冰，黄色部分为水。setby子项目选择自己想要查看的子载荷步，然后查看温度。如：/cval ！温度显示复位set,,,,,,,11 11，即time=521plnsol,temp上图即为521s时水的温度场分布。另外也可以通过设置选项，查看动画antime,10,0.5,,1 ！设置动画/anfile,save,'lovz' ansysavi动画ok滚动条调节动画频率，点击close11、进入时间历程处理器对一些节点进行温度-时间显示处理，如下：/post26n1=node(0,10e-3,0) ！选择距茶杯底面10mm的水节点n2=node(0,30e-3,0) ！选择距底面30mm处的节点csys,5 ！设置y轴的柱坐标系，方便选择节n3=node(r1,45,h2/2) ！选择x=r1，y=45°，z=h2/2的节csys,0 ！整体笛卡尔坐标nsol,2,n1,temp,,t