ANSYS瞬态热分析教程及实例2021

ANSYS瞬态热分析教程及实例2021汇报人：AA2024-01-19Contents目录瞬态热分析概述ANSYS瞬态热分析基础建模与网格划分技巧加载与求解过程详解后处理及结果展示方法实例：电子设备散热问题瞬态热分析总结与展望瞬态热分析概述01瞬态热分析研究物体在随时间变化的热载荷作用下的温度场和热应力场的变化规律。与稳态热分析的区别瞬态热分析考虑时间因素对温度场的影响，而稳态热分析不考虑时间因素。瞬态热分析定义用于预测电子元件在瞬态热载荷下的温度变化和热应力分布，指导散热设计。电子设备散热设计航空航天领域汽车工业用于分析飞行器在高速飞行过程中的瞬态热响应，确保飞行器的安全性和可靠性。用于研究发动机、刹车系统等关键部件在瞬态热载荷下的性能表现，优化产品设计。030201瞬态热分析应用领域ANSYS提供高效的求解器，能够处理复杂的瞬态热分析问题，快速准确地得到分析结果。强大的求解器ANSYS内置丰富的材料库，支持用户自定义材料属性，能够准确模拟各种材料的瞬态热响应。丰富的材料库ANSYS提供多种建模方式，支持直接建模和参数化建模，方便用户快速建立复杂的瞬态热分析模型。灵活的建模方式ANSYS提供强大的后处理功能，支持多种结果展示方式，如温度云图、热流线、动画等，方便用户直观地查看和分析结果。先进的后处理功能ANSYS在瞬态热分析中优势ANSYS瞬态热分析基础0203边界条件物体与外界环境的热交换条件，如对流、辐射等，需要在分析中设定。01热传导方程描述物体内部温度分布随时间变化的方程，是瞬态热分析的基础。02初始条件瞬态热分析中，需要设定物体在初始时刻的温度分布作为求解的起点。热传导基本方程在分析前，需要为模型设定一个初始的均匀温度场或非均匀温度场。设定初始温度根据实际情况，选择合适的边界条件类型，如对流边界条件、辐射边界条件等。设定边界条件类型为选定的边界条件类型设定具体的参数值，如对流换热系数、环境温度等。设定边界条件参数初始条件和边界条件设定热传导系数比热容密度其他热物性参数材料属性定义材料传导热量的能力，不同材料具有不同的热传导系数。材料的密度，与比热容一起决定材料的热容，影响温度响应的时间常数。单位质量的材料温度升高1℃所需的热量，影响物体内部的温度分布。如热膨胀系数、热导率随温度的变化等，可根据需要进行定义。建模与网格划分技巧03选择合适的建模软件根据分析需求和个人习惯，选择如SolidWorks、AutoCAD等建模软件创建几何模型。简化模型去除对分析结果影响较小的细节，如倒角、小孔等，以提高计算效率。设置材料属性为模型各部分指定正确的材料属性，如热传导系数、比热容等。建立几何模型利用ANSYS的自动网格划分功能，快速生成网格。适用于简单模型或初步分析。自动网格划分对复杂模型或关键区域进行手动网格划分，以更好地控制网格质量和计算精度。手动网格划分结合自动和手动网格划分方法，兼顾计算效率和精度。混合网格划分网格划分策略网格平滑使用网格平滑技术，优化网格形状，减少畸形网格，提高计算稳定性。网格质量检查利用ANSYS的网格质量检查工具，确保网格质量满足分析要求。对于质量较差的网格，进行修复或重新划分。网格细化在关键区域或应力集中处细化网格，以提高计算精度。提高网格质量方法加载与求解过程详解04施加温度载荷定义温度载荷在ANSYS中，可以通过定义温度载荷来模拟瞬态热分析过程中的温度变化。可以选择在整个模型或特定区域上施加均匀或非均匀的温度载荷。施加温度边界条件为了更准确地模拟实际情况，可以在模型的边界上施加温度边界条件。例如，可以指定某些表面的温度值或温度梯度。选择求解器01ANSYS提供了多种求解器用于瞬态热分析，如直接求解器、迭代求解器等。根据问题的复杂性和计算资源的可用性，选择合适的求解器。设置时间步长02在瞬态热分析中，时间步长的选择对结果的准确性和计算效率都有重要影响。较小的时间步长可以提高准确性，但会增加计算时间。因此，需要根据实际情况权衡选择。定义输出选项03可以设置需要输出的结果，如温度、热流密度、热梯度等。此外，还可以定义输出的频率和格式。设置求解参数运行求解器并监控进度设置好所有参数后，可以启动求解器开始计算。在求解过程中，可以通过ANSYS提供的监视工具实时查看计算进度和结果。监控求解进度通过监视工具，可以了解当前的计算进度、已完成的步骤、剩余的计算时间等信息。这有助于用户合理安排时间和资源，以及对计算过程进行必要的调整。查看和保存结果计算完成后，可以查看和保存计算结果。ANSYS提供了丰富的后处理工具，可以帮助用户直观地分析和理解计算结果。启动求解器后处理及结果展示方法05打开后处理软件查看温度场分布云图启动ANSYS的后处理软件，并导入瞬态热分析的结果文件。选择查看云图在后处理软件中，选择查看温度场分布云图的选项。根据需要，调整云图的颜色、范围、透明度等参数，以便更清晰地展示温度场分布情况。调整云图参数选择关键节点或区域在后处理软件中，选择需要提取温度数据的关键节点或区域。导出数据将提取的温度数据导出为表格或图形文件，以便进一步分析和处理。提取温度数据通过相关操作，提取所选节点或区域在瞬态热分析过程中的温度数据。提取关键节点或区域温度数据创建动画在后处理软件中，选择创建动画的选项，并设置动画的参数，如时间步长、帧率等。演示温度变化过程通过动画演示，可以直观地展示瞬态热分析过程中温度的变化情况。导出动画将创建的动画导出为视频或GIF文件，以便在其他场合进行展示和分享。生成动画演示温度变化过程030201实例：电子设备散热问题瞬态热分析06划分网格，确保计算精度和效率。定义材料的热物性参数，如导热系数、比热容等。建立设备的三维模型，包括主要热源、散热器和周围环境。问题描述：某电子设备在工作过程中会产生大量热量，需对其散热性能进行瞬态热分析，以评估设备的热稳定性和可靠性。建模过程问题描述与建模过程施加设备的热源功率，模拟实际工作条件下的发热情况。求解过程运行求解器，计算设备在给定时间内的温度变化。加载过程设置初始条件和边界条件，如环境温度、散热器表面换热系数等。选择瞬态热分析求解器，设置求解时间和步长。010203040506加载与求解过程03提取关键点的温度随时间变化曲线，评估设备的热响应特性。01结果展示02通过云图、等值线等方式展示设备在瞬态过程中的温度分布。结果展示及优化建议02030401结果展示及优化建议优化建议针对散热瓶颈区域，优化散热器结构或增加散热面积。考虑采用更高效的散热材料或技术，如热管、液冷等。控制设备的工作温度范围，避免过高或过低的温度对设备性能造成不良影响。总结与展望07本次教程内容回顾ANSYS瞬态热分析基本原理介绍了瞬态热分析的基本概念、原理和求解方法，包括热传导、热对流和热辐射等。建模与网格划分详细讲解了如何在ANSYS中建立瞬态热分析模型，包括几何建模、材料属性设置、网格划分等步骤。边界条件与载荷施加介绍了如何设置瞬态热分析的边界条件和施加载荷，包括温度、热流密度、对流换热等。求解与后处理讲解了如何进行瞬态热分析的求解和后处理，包括查看温度云图、热通量云图、温度历程曲线等。加深了对瞬态热分析的理解通过本次教程的学习，学员们对瞬态热分析的基本原理和求解方法有了更深入的理解。学员们通过实践练习，掌握了在ANSYS中进行瞬态热分析建模和网格划分的方法和技巧。学员们学会了如何根据实际问题设置瞬态热分析的边界条件和施加载荷。学员们通过实践练习，掌握了瞬态热分析的求解和后处理方法，能够熟练查看和分析结果。提高了建模与网格划分能力学会了如何设置边界条件和施加载荷掌握了求解与后处理方法学员心得体会分享未来发展趋势预测瞬态热分析将更加普及随着计算机技术的不断发展和普及，瞬态热分析将