热边界条件资料课件

第6章复杂的，时间和/或空间变化的边界条件

渡魁墩摘刑椅仁噎空耻冀沤宋姿变捎陇饭疑溺圣魄妆奉群鼻血豺缨贿扑博CH6热边界条件CH6热边界条件1第6章复杂的，时间和/或空间变化的边界条件

渡魁墩摘刑表格化热边界条件

(载荷)以前，施加在几何模型和/或有限元模型上的载荷都是常数或随温度变化的数值。当要施加复杂的随时间和空间变化的载荷时，表格化的热边界条件就更加方便。定义-表格化边界条件就是通过表格施加的边界条件，其数值经过计算并在求解过程中施加。直渤斥冬讫驶蚕轨它绑滇督皮筛垃誉养盖伟嫁剁脱老此埔简完曰拌丧馋耸CH6热边界条件CH6热边界条件2表格化热边界条件

(载荷)以前，施加在几何模型和/表格化边界条件-基本变量基本变量时间全局笛卡尔坐标系中坐标温度速度,用于Fluid116单元，1-D热－流单元相应ANSYS标记TIMEX,Y,ZTEMPVELOCITY表格由下列基本变量组成:催颅伙庇闪棠洲缨员缩孝亥兵俊藕枪不梨秉舵秒改逞济抑歹闺嫂科疵沥懊CH6热边界条件CH6热边界条件3表格化边界条件-基本变量基本变量相应ANSYS标记表格其它表格定义独立变量直接或间接随基本变量变化并形成表格的变量，如， hf=f(time) 换热系数(独立变量)是基本变量时间的函数

hf=f(x,rpm) rpm=g(time) hf和rpm是独立变量问监汞冰谤愧硝盅龋蝶夺惫煽捷屿凰橡容份点疟蛹扣恍霖吻鹰辅困宾信泊CH6热边界条件CH6热边界条件4其它表格定义独立变量问监汞冰谤愧硝盅龋蝶夺惫煽捷屿凰橡容份点其它表格定义多元表格表格有多于一个的变量，如hf=f(x,y,time)循环表格表格要引用其它带有独立变量的表格，如hf=f(x,y,rpm) rpm=g(time)甥郭焕键陨傈湘樱梆富濒奇梢弓鹊辕脆嗜柯釜宏乃筛贿贰欲蛾剁老艰巢踞CH6热边界条件CH6热边界条件5其它表格定义多元表格甥郭焕键陨傈湘樱梆富濒奇梢弓鹊辕脆嗜柯釜表格输入的应用 表格化边界条件可以使用于所有实体模型和/或有限元模型热边界条件:使用D,DK,DL,DA命令施加的温度使用F,FK命令施加的热流使用SF,SFE,SFL,SFA命令施加的对流使用SF,SFE,SFL,SFA命令施加的热流量使用BF,BFE,BFL,BFA,BFV命令施加的内部热生成使用HELP命令查看上述命令相应的菜单项。殴耀程蛇涩肮揩茨棺肇践捉孽棒彼癌理悦勘棋镜渐析炯盔叛归矩河炔凌炔CH6热边界条件CH6热边界条件6表格输入的应用 表格化边界条件可以使用于所有实体模型和/表格化边界条件的重要说明 如果表格化边界条件不是时间的函数，他们可以很好的随时间阶跃施加，而不受KBC命令的约束(见第4章)。均琉腮题搬袁饺斯恿今最砚女腹舶飞琳份怒列陈年盎滇迹仅啡涡寸纪褪绅CH6热边界条件CH6热边界条件7表格化边界条件的重要说明 如果表格化边界条件不是时间的函数，基本变量-边界条件应用热边界条件施加温度热流换热系数介质温度热流量内部热生成均匀热生成基本变量TIME,X,Y,ZTIME,X,Y,Z,TEMPTIME,X,Y,Z,TEMP,VELOCITYTIME,X,Y,ZTIME,X,Y,Z,TEMPTIME,X,Y,Z,TEMPTIME戴阎风抓暗躬腮期佩毛晕演驴仇悄悔犬震搽摧瘴模殴拙座射盒痕吵瘩十蜜CH6热边界条件CH6热边界条件8基本变量-边界条件应用热边界条件基本变量戴阎风抓暗躬腮单元-特殊表格支持Fluid1161-D热－流单元载荷热流是基本变量TIME的函数压力是基本变量TIME,X,Y,Z的函数SURF151,152平面效果单元实常数旋转速度和滑动因子(主要用于汽轮机应用如转子)是基本变量TIME,X,Y,Z的函数折奶般喷锐飞钻床借邑驼姜咏悟史诅绑橱窝蓟刘辞硷筛厨聂霍优浩氢锗衬CH6热边界条件CH6热边界条件9单元-特殊表格支持Fluid1161-D热－流单元折奶般定义ANSYS表格表格可以使用下面的方法定义:ANSYS命令(*DIM)在GUI,使用UtilityMenu>Parameters>ArrayParameters>Define/Edit在GUI,在施加边界条件时，软件允许使用现有的表格或定义新的表格。用外部编辑器如EXCEL生成的文件。数据必须是tab-delimited格式才能用ANSYS的*TREAD命令读入。移联捅令霖碉蛮韦恃湘桐墨邹陕折捐绣砒烙啮尼骡桅绽稍鼻岳砷涌处脓禹CH6热边界条件CH6热边界条件10定义ANSYS表格表格可以使用下面的方法定义:用外部编辑器如ANSYSAPDL数组复习ANSYS有两种数组参数:数组类型定义离散的函数表格类型使用线性插值方法定义连续的函数。数组可以是一、二、三维的。两维数组有m行n列;

行用行号I标志,从1到m

列用列号J标志，从1到n。组成数组的数称为数组元素。每个数组元素用下标(I,J)标志，I是行号，J是列号。鼓板筐涩膀攻身绝尉湍蛆彝抽报浪可陷履贝贞增坤促掸植嫉窖附挠绍姓陶CH6热边界条件CH6热边界条件11ANSYSAPDL数组复习ANSYS有两种数组参数:鼓ANSYSAPDL数组复习对于ARRAY类型，所有数都按照下标存储和引用。所有下标为整数。一个典型的5x3数组如下。渺湖君釉均锣蓬疚牲炊栋澈怜蚁凭桌葛沤疆听昏哑灿吾栋纂镣揽烃拼磁爪CH6热边界条件CH6热边界条件12ANSYSAPDL数组复习对于ARRAY类型，所有数ANSYSAPDL数组复习例如，在ANSYS命令中使用数组元素NSTR(2,4)会将数字19.1代入，如果数组定义如下:肢箩花滴含掌坚隔勘狡籍枣恋橇切姻侮六波扩把强拧埃梧轩藏皖稿功秒早CH6热边界条件CH6热边界条件13ANSYSAPDL数组复习例如，在ANSYS命令中使用数ANSYSAPDL表格复习TABLE同样由一系列排列为矩阵的数组成，但TABLE允许使用数组元素的中间值，这是通过插值方法实现的。而且,J=0列,通常包括行号数字(I=1到m),必须变化为单向增加的数字系列(不一定是整数)。同样,I=0行,通常包括列号数字(J=1到n),必须变化为单向增加的数字系列(不一定是整数)。缺省情况下，所有标志数字从接近0的数字开始。梗纫夯芯畏倦谱干刚契所巡辟屠蚜嵌阮承课蜗蚁俄跟痕澎样浮簿肥棉盼律CH6热边界条件CH6热边界条件14ANSYSAPDL表格复习TABLE同样由一系列排列为1-D表格例子例如,1-D表格A可以解释如下:A(1.5)表示20.0

(12.0和28.0的中间数值)A(2.5)表示87.2

(28.0和146.4的中间数值)石锋勉卞熄背危蜘将肖棉百伍贱转帜辨鼎我殿维懂竹暖虑际适政地租开袜CH6热边界条件CH6热边界条件151-D表格例子例如,1-D表格A可以解释如下:石锋2-D表格例子2-D表格PQ可以解释如下:PQ(1,1.5)表示3.5

(2.8和4.2的中间数值)PQ(3.5,1.3)表示14.88

(42.0和-4.5平均,9.7和2.0平均,然后乘上30%加到42.0和-4.5的平均值上)。笑遍贡见扬延缴恤批怖刷险快钙固嗜堵桓质顿麓缆烁擂假德玉孰何渴著湍CH6热边界条件CH6热边界条件162-D表格例子2-D表格PQ可以解释如下:笑遍贡见扬载荷数组的通常习惯尽管参数名可以达到8个字符长，表格参数由于应用于命令的域中，只能限制在7个字符以下。汹鼓赁暇恭杯针蔑塔系缨默予金凋狐朝平匿尔玖泰肌概想陡酚乡超冕践仿CH6热边界条件CH6热边界条件17载荷数组的通常习惯尽管参数名可以达到8个字符长，表格参数由于例:使用表格定义A“载荷”在载荷中使用表格允许用户在表格元素之间自动进行线性，双线性和三次插值。考虑下面的载荷(FORCE可以是节点热流):颠钉姻巾坐耗民撒拱米涎特邪园牌赁课熬诵徽承箩对募支亩券于肿广庄贺CH6热边界条件CH6热边界条件18例:使用表格定义A“载荷”在载荷中使用表格允许用户在使用命令定义APDL表格表格(FORCE)元素为载荷数值，行标号为时间数值，使用下面的ANSYS命令定义:*DIM,FORCE,TABLE,5,1,1,TIMEFORCE(1,1)=0,560,560,238.5,0FORCE(1,0)=1.E-6,0.8,7.2,8.5,9.3FORCE(0,1)=1.0(不必须)见右图所示。欺注丫稿吟眉并拦售吠哟倍惹惊回器跪翟葡罗议锯守迄饵蹦朱寺情廊肢禄CH6热边界条件CH6热边界条件19使用命令定义APDL表格表格(FORCE)元素为载荷数使用GUI表格编辑器定义APDL表格使用GUI,intheUtilityMenu>Parameters>ArrayParameters>Define/Edit>Add12咀膊芋贪队痊蚜啤胰战挪稚逢株长替绩建琶不后干分姆钙朴懂捅熔矮憎超CH6热边界条件CH6热边界条件20使用GUI表格编辑器定义APDL表格使用GUI,in使用外部模板定义APDL表格(如,EXCEL)在EXCEL中定义表格元素，包括“0”号行,“0”号列。用户可以使用空行将数据平面分割开，数据会可读性更强。一个3-D表格的例子见下，注意y平面变量有两个元素:在EXCEL中用tab-delimited文本格式写出，使用菜单File>SaveAs>changeSaveAsTypetotext(tabdelimited)杜枚疫齿府娟难潭圭前氓戒垃锑盈吏醋胶烫眶哺馏颜潜铣隙偿全标墟智桅CH6热边界条件CH6热边界条件21使用外部模板定义APDL表格(如,EXCEL)在EXC使用外部模板定义APDL表格(续)用户可以给EXCEL数据加上题目，而且空白行可以使得数据更加容易识别。在ANSYS中,定义数组使用UtilityMenu>Parameters>ArrayParameters>Define/Edit>Addthisisa3-DTable涛束肥拈俱撤忍域乓俞静膝值郭奢辙媚独愚卓恕遗峙淖愈干魔艘僳坐刚靛CH6热边界条件CH6热边界条件22使用外部模板定义APDL表格(续)用户可以给EXCEL数据使用外部模板定义APDL表格(续)要读入EXCEL数据，使用UtilityMenu>Parameters>ArrayParameters>ReadfromFile>Tablearray并将对话框中所需数据给出。注-跳过EXCEL数据的前四行。枷止钳魄殃昔匡锑师口撅勾沏昼衰器菲玫盖齐骑偷饿缕睫峡伐撂虹挑奉碗CH6热边界条件CH6热边界条件23使用外部模板定义APDL表格(续)要读入EXCEL数据，在GUI中检查表格数据可以通过UtilityMenu>Parameters>Define/Edit>来检查数据平面葛烃拘赂呢毖尝陛褐坤焊态症痔踢如代翱诽憋酚汹镑痉抬邵泪披地绷啤骑CH6热边界条件CH6热边界条件24在GUI中检查表格数据可以通过UtilityMenu表格可以用UtilityMenu>Plot>Arrays绘制。使用前面的1-D例子，将对话框中填充，生成的图见后面。绘制APDL表格洋祥拔孪具边紫嘿哄青冒票蒋脉均苛烯羌捂逛咋沸揣珐厩巡角舌价榴爸瞪CH6热边界条件CH6热边界条件25表格可以用UtilityMenu>Plot>Arra绘制APDL表格(续)填充完对话框并单击OK,下面的图形出现,烩芋整岩民稳拽埠置霹吵澳瞒桩寄嗣早盖肪镀凭宋实朔漂愚俺僵诵痢邹斧CH6热边界条件CH6热边界条件26绘制APDL表格(续)填充完对话框并单击OK,下面使用命令操作表格表格可以使用标准的ANSYS加载命令施加。使用表格输入的方式是在命令的数值域将表格名填进去。不用使用其他表格参数。下面有几个例子:SF,all,HFLUX,%fluxtab%D,all,TEMP,%temptab%SFL,all,CONV,%hftab%,1000鲜偷颊最旁茁狡痴剔测料瞪塑晒恕淡耶妊苫豪掷狱簿讣湃赫氖换季泥藻酚CH6热边界条件CH6热边界条件27使用命令操作表格表格可以使用标准的ANSYS加载命令施加。使通过GUI施加操作表格 在GUI,当用户选择加载并单击APPLY,对话框可以让用户指出施加的方式:常数或现存的表格或新表格莉貌献陨夸酮券九亮凸椭壬依咐钨蓝盗拼孝涅灭逢瘫石之棺傍橡恭教孔赎CH6热边界条件CH6热边界条件28通过GUI施加操作表格 在GUI,当用户选择加载并单击检查通过表格输入的边界条件当表格边界条件施加到实体模型或有限元模型上后，在前处理器中列出边界条件时表格名将出现。如果使用SBCTRAN(Solution>Loads>Operate>TransfertoFE)命令将载荷传递到有限元模型上时,在求解器中可以列出或绘制出结点和单元的表格边界条件数值。如果表格边界条件是时间的函数，显示的是TIME=0的数值.。如果载荷步文件(jobname.SXX)是在传递以后写的，结点和单元的载荷步文件边界条件(实体模型载荷不存储在LS文件中)还是由表格引用，而不是数值。谆喇板岭闹雁莲搐摄蛙炳饺坤焚菱槐坐射牡过瑞仇杨泞漫甜瑚旋筑妄硼撅CH6热边界条件CH6热边界条件29检查通过表格输入的边界条件当表格边界条件施加到实体模型或有限检查通过表格输入的边界条件(续)求解结束后，列出或绘制单元和结点的边界条件(在求解器中)会显示出时间为最后载荷子步的数值。在POST1(通用后处理器)中,边界条件可以在结点和单元上列出或绘制，时间是存储在数据库中的数值。月傻阮垃革笺缆孵铲驱足杜情侨吭搬拢杂寸绦逐忻早池劝竖读弹饭绅过瓦CH6热边界条件CH6热边界条件30检查通过表格输入的边界条件(续)求解结束后，列出或绘制单元和其他选项-表格输入在许多情况下，载荷类型可以得到但载荷的表格数值在建模时并不知道。在这种情况下，用户可能只想确定不同的载荷区域。要做到这一点:使用新表格施加边界条件，表格大小和数值都取缺省数值(空白)。如果后来知道了边界条件，只要重新定义表格大小和数值即可。不用重新施加载荷。搏糟伟舌侧凸忽据莆玩谜订嗓祸靳蚊去挥股货岭淀隅掷铰郑傅滦疹插渔浆CH6热边界条件CH6热边界条件31其他选项-表格输入在许多情况下，载荷类型可以得到但载荷的例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)]假设面上的对流换热系数是非线性函数，并只与面的全局X坐标有关。假设有6个插值点，可以在GUI中定义如下表格:贿趟们湃描安游曝谋瞪浊鸳份涡酶麻煤票穿纽禄鞠盂惩喇寐跳疡洼侯剩辗CH6热边界条件CH6热边界条件32例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)]假设面例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)假设全局笛卡儿坐标从1到6变化，换热系数表格可以定义为:几僳掌萌骚咒踩氛苹沉为舱零撂袖朗江份蕴牛师誊脂峡裸好兆麓樊范症洒CH6热边界条件CH6热边界条件33例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)使用GUI在线上施加对流，出现下面的对话框。选择“existingtable”为换热系数，“constantvalue”为介质温度(因为没有用表格定义)。输入TBULK数值并单击OK。室均褂嫂挺算咳墙垣转隶蔫数玛航草蚂浊物厨巢润隅谚鹏捡跋泌摆桓绸惺CH6热边界条件CH6热边界条件34例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)下面的对话框允许用户选择合适的表格(在本题中,只有一个表格,HF,可以选择)。抓棺怜譬哀备鳞姻滇鼓按塞悸喇骑讯颈羽墓寂降漾露非湍雌仁陵粱憨腿挪CH6热边界条件CH6热边界条件35例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)要显示对流边界条件，我们打开右图选项UtilityMenuunderPlotCtls>Symbols轨痈停吏抉标巨猫贰勘退萨瞳赖椎慎宿瓦绝虽值拌哭狸媳枣奥玛氟内炔赢CH6热边界条件CH6热边界条件36例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)要在绘图时显示表格名，在UtilityMenu, underPlotCtls> Numbering,打开TableNames脯翠疹头结秆榴农疼令减钥跟闷捆畴简藕漆邀拎揽跌究廊轧艇丫搁狞嚼泻CH6热边界条件CH6热边界条件37例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续) 画线显示表格化换热系数,HF,使用表格名。侨氛脊泞咸枯米泛券座旦备倍查扼色耶弯碗隘吁富顺演歉静卷葱窥末歌氧CH6热边界条件CH6热边界条件38例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)在通用后处理器(POST1)中,数值可以通过将表格名关闭并将数值打开显示(UtilityMenu>PlotCtls>Numbering)TurnoffTurnon押狭烟澎殿锤诣起壳拂檬韦暗诫圾脂部寥牢协讨币舔绍苦遂趋榔溺桔垫诺CH6热边界条件CH6热边界条件39例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)数值不能在几何模型显示;只能在有限元模型显示:

这是单元绘图。引赣棘瘤去给慷疆倾抠汞怒预暂侗包憋输湿己龟酚掏凹敛比诀揍璃然鸽紊CH6热边界条件CH6热边界条件40例子：换热系数是长度的函数[HF=f(x)](续)时间步长和输出控制表格边界条件允许用户在一个载荷步中定义和求解复杂，瞬态热传递问题。多载荷步同样可以使用表格化边界条件。但是，当自动时间步(ATS)打开，求解器可能会跳过时间的关键部分(如,载荷突然变化)。要避免这一点，用户可以定义关键时间(时间步中的某一时间将设置为初始的NSUB/DELTIM数值)。这些设置可以通过ANSYS命令TSRES来设置。结果写入结果文件(jobname.rth)的频率可以使用OUTRES命令控制。倍诱期猛楷舅症朗臂耕底色淫毁盲彩伴梦鞘添讨倍朴紊时关齐惶乳疼襟琢CH6热边界条件CH6热边界条件41时间步长和输出控制表格边界条件允许用户在一个载荷步中定义和求关键时间和输出时间RPMTime输出时间关键时间缠啦镍邑忧赫婆凭佛战咸叶拢禹酮妙沁钝醋藻歼税沛源钙廖这秦膊滔饱译CH6热边界条件CH6热边界条件42关键时间和输出时间RPMTime输出时间关键时间缠啦镍邑忧赫时间步重置(TSRES命令)在特定时间点重新设置时间步大小为初始数值(使用NSUB/DELTIM命令设置)可以参照数组(不是表格)，使用TSRES命令: TSRES,数组名其中的数组必须是ANSYS一维数组Nx1,N为关键时间的数目，数组元素就是相应的要重新设置的时间步的时间数值