Ansys有限元分析温度场模拟指导书

实验名称：温度场有限元分析一、实验目的1.掌握Ansys分析温度场方法2.掌握温度场几何模型二、问题描述井式炉炉壁材料由三层组成，最外一层为膨胀珍珠岩，中间为硅藻土砖构成，最里层为轻质耐火黏土砖，井式炉可简化为圆筒，筒内为高温炉气，筒外为室温空气，求内外壁温度及温度分布。井式炉炉壁体材料的各项参数见表1。表1井式炉炉壁材料的各项参数几何参数热导率边界条件炉外径1720mm膨胀珍珠岩0.04w/(m·℃)室内空气温度（20℃)总壁厚360mm硅藻土砖0.159w/(m·℃)炉内温度（1000℃)膨胀珍珠岩65mm轻质耐火黏土砖0.08w/(m·℃)外表面综合对流传热系数11.04w/(m2·℃)硅藻土砖厚180mm炉气对流传热系数30w/(m2·℃)耐火黏土砖115mm炉长3600mm三、分析过程1.启动ANSYS，定义标题。单击UtilityMenu→File→ChangeTitle菜单，定义分析标题为“Steady-statethermalanalysisofsubmarine”2.定义单位制。在命令流窗口中输入“/UNITS,SI”，并按Enter键3.定义二维热单元。单击MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete菜单，选择Quad4node55定义二维热单元PLANE554.定义材料参数。单击MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels菜单5.在右侧列表框中依次单击Thermal→Conductivity→Isotropic，在KXX文本框中输入膨胀珍珠岩的导热系数0.04，单击OK。6.重复步骤4和5分别定义硅藻土砖和轻质耐火黏土砖的导热系数为0.159和0.08，点击Material新建MaterialModel菜单。7.建立模型。单击MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→ByDimensions菜单。在RAD1文本框中输入0.86，在RAD2文本框中输入0.86-0.065，在THERA1文本框中输入-3，在THERA2文本框中输入3，单击APPLY按钮。8.重复第7步，输入RAD1=0.86-0.065，RAD2=0.86-0.245，单击APPLY；输入RAD1=0.86-0.245，RAD2=0.86-0.36，单击OK。9.单击MainMenu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Glue→Areas菜单，弹出图形拾取对话框，单击PICKALL，将所有的面粘在了一起。10.单击MainMenu→Preprocessor→Meshing→SizeCntrls→ManualSize→Lines→PickedLines菜单，弹出图形拾取对话框，在图形视窗中选择膨胀珍珠岩层（右侧面）上下两边，单击OK，输入No.ofelementdivisions=13，单击Apply。11.在图形视窗中选择硅藻土砖层（中间面）的上下两边，单击OK，输入No.ofelementdivisions=36，单击Apply；选择轻质耐火黏土砖层（左侧面）的上下两边，单击OK，输入No.ofelementdivisions=23，单击Apply；再选择四条竖直边，单击OK，输入No.ofelementdivisions=10，单击OK。12.单击MainMenu→Preprocessor→Meshing→MeshAttributes→PickedAreas菜单，弹出图形拾取对话框，选择膨胀珍珠岩层，单击OK，然后在MAT下拉列表框中选择1，单击APPLY；接着选择硅藻土砖层，单击OK，然后在MAT下拉列表框中选择2，单击APPLY；再选择轻质耐火黏土砖层，单击OK，在MAT下拉列表框中选择3，最后单击OK确认。13.划分网格。单击MainMenu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Mapped→3or4sided菜单，弹出图形拾取对话框，单击对话框中的PICKALL14.单击MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Thermal→Convection→OnLines菜单，弹出图形拾取对话框，选择膨胀珍珠岩层的外壁，单击OK。输入Filmcoefficient=11.04，Bulktemperature=20，单击OK。15.重复操作，选择铝层内壁，单击OK，输入Filmcoefficient=30，Bulktemperature=1000，单击OK。16.此例中保持默认的分析选项即可。单击MainMenu→Solution→Solve→CurrentLS菜单，在接着弹出的对话框中单击OK开始计算。结束后会弹出提示对话框，单击CLOSE关闭即可。17.单击MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→ContourPlot→NodalSolu菜单，选择温度等值线结果，单击OK。四、结果讨论经过有模拟分析最终发现，内壁的最高温度为887.717℃，外壁的最高温度为27.5178℃五、结论1.通过对ANSYS软件的学习和了解，知道了它的一些明显的优点。相对于其他应用型软件而言，ANSYS作为大型权威性的有限元分析软件，对提高解决问题的能力是一个全面的锻炼过程，是一门相当难学的软件，因而，要学好ANSYS，对我们提出了很高的要求，一方面，需要我们有比较扎实的理论基础，对ANSYS分析结果能有个比较准确的预测和判断，可以说，理论水平的高低在很大程度上决定了A