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Ansys作业瞬态热分析范文.docx
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Ansys作业瞬态热分析范文
Ansys作业—瞬态热分析
问题描述
瞬态热分析实例1
⏹长方形的板,几何参数及其边界条件如图3-6所示。
板的宽度为5cm,其中间有一个半径为1cm的圆孔。
板的初始温度为20℃,将其右侧突然置于温度为20℃且对流换热系数为100W/M2℃的流体中,左端置于温度为500℃的温度场,试计算:
⏹
(1)第1s和第50s板内的温度分布情况。
⏹
(2)整个板在前50s内的温度变化过程。
⏹(3)圆孔边缘A点处温度随时间变化曲线。
1.建立有限元模型
首先建立瞬态传热分析所需的有限元模型,选择单元。
(1)选择热分析单元,操作如下:
GUI:
MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete
在弹出的对话框中,单击Add。
在单元类型库对话框中选择Plane55单元。
单击OK。
命令:
ET,1,PLANE55
(2)定义材料属性
首先进入DefineMaterialModelBehavior对话框,操作如下:
GUI:
MainMenu>Preprocessor>MaterialProps
下面定义瞬态热分析所需的材料参数,如热传导率、比热容及材料密度:
定义热传导
GUI:
MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Thermal>Conductivity>Isotropic
在弹出的定义材料热传导率对话框中的KXX栏键入“5”。
命令:
MPDATA,KXX,1,,5
定义比热容
GUI:
MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Thermal>SpecificHeat
在弹出的定义比热容对话框中的C栏键入“200”。
命令:
MPDATA,C,1,,200
定义密度
GUI:
MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Thermal>Density
在弹出密度定义对话框中的DENS栏键入“5000”。
命令:
MPDATA,DENS,1,,5000
材料属性定义完毕.
(3)建立实体模型
k根据本例所用模型,首先需要创建矩形,然后是圆,最后在矩形板中央减去(Substract)圆。
下面介绍建立实体模型的操作:
k创建矩形
命令:
RECTNG,0,0.15,0,0.05
创建圆面
k其操作如下:
kGUI:
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Circle>Bydimensions
k在弹出对话框中,单击OK得到圆面。
k命令:
CYL4,0.075,0.025,0.01
相减
k根据ANSYS建模过程中面序号赋值原理,直接可以肯定圆面序号为2,矩形序号为1,因此采用直接键入命令建实体模型:
k
命令:
asba,1,2
图1实体模型
(4)设定网格尺寸并划分网格
图2有限元模型
2.施加载荷并求解
(1)选择分析类型
kGUI:
MainMenu>Preprocessor>Loads>AnalysisType>NewAnalysis
k选择Transient分析,单击OK。
在弹出的子对话框中单击OK。
(2)定义初始条件
k板的初始温度为20℃,设置初始温度操作如下:
kGUI:
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>InitialCondit'n>Define
k在弹出的拾取对话框中,单击PickAll。
弹出DefineInitialConditions对话框,
k命令:
IC,All,TEMP,20,
(3)定义热约束
定义对流边界
kGUI:
UtilityMenu>Plot>lines
k命令:
LPLOT
k定义对流载荷/边界首先进入ApplyConvonlines对话框,操作如下:
kGUI:
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Thermal>Convection>OnLines
k在弹出对话框中,键入Filmcoefficient和BulkTemperature值。
k命令:
SFL,L2,CONV,100,,20,
k定义稳态热边界
k在边线上定义稳态热边界,操作如下:
kGUI:
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Thermal>Temperature>OnLines
k在弹出对话框中,键入边界温度为“500”。
单击OK。
k命令:
DL,L4,,TEMP,500,1
图3施加边界条件和载荷
(4)设置时间及时间步进参数
kGUI:
MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequenc>Time–timesteps
k在TimeandtimeStepOptios对话框中按照下图设置,其余选项不变。
kTIME,50
kAUTOTS,1
kDELTIM,1,0.1,2.5,1
kKBC,0
k下面确认时间积分选项打开。
操作如下:
kGUI:
MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequenc>TimeIntegration
k保持默认设置,单击OK。
k命令:
TIMINT,1
kTINTP,0.005,,,-1,0.5,-1
(5)设置输出控制
kGUI:
MainMenu>Solution>LoadStepOpts>OutputCtrls>DB/ResultsFile
k在FileWriteFrequency栏选项EverySubstep。
k命令:
OUTRES,ALL,ALL,
(6)求解
kGUI:
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS.
k命令:
Solve
3.查看分析结果
(1)POST1后处理,显示第1s和和第50s时温度场。
图4显示第1s时的温度场
重复上述操作,读入第50s时结果并显示温度场。
下图所示为第50s温度场。
图5显示第50s时的温度场
(2)POST26后处理
需要查看A点随时间变化的温度场,首先必须定义A点温度变量,然后才能显示A点处。
定义A点温度变量显示A点温度随时间变化曲线,单击“GRAPHVARIABLE按钮,得到A点
温度随时间变化曲线。
图6A点温度-时间变化曲线
4.命令流文件
!
进入前处理
/prep7
/COM,Thermal
Et,1,plane55
Mp,dens,1,5000
Mp,kxx,1,5
Mp,c,1,200
Save
!
创建几何模型
Rectng,0,0.15,0,0.05
CYL4,0.075,0.025,0.01
Asba,1,2
Save
!
划分网格
SMRT,3
Amesh,ALL
Save
!
进入加载求解
/solu
Antype,trans
TRNOT,FULL
LUMPM,0
Ic,all,temp,20
Save
Lplot
SFL,2,conv,100,,20
DL,4,,TEMP,500,0
Time,50
Kbc,0
Autots,on
Deltim,1,0.1,2.5,1
Timint,on
TINTP,0.005,,,-1,0.5,-1
Outres,all,all
Solve
FINISH
/POST1
!
*
/EFACET,1
PLNSOL,TEMP,,0
瞬态传热分析实例2
1.问题描述:
一个直径为0.12m,温度为900摄氏度的钢球突然放入盛满了水的,完全绝热的横截面直径和孤傲度均为0.6m的圆柱体水箱中,水的温度为20,材料参数如图所示,求解10分钟后钢球与水的温度场分布(钢球置于水箱正中央)。
2.问题分析
属于瞬间热传导问题,研究对象为钢球和水,根据轴对称性,在求解过程中取钢球和水中心纵截面的1/4建立几何模型,选择PLANE55轴对称单元进行分析。
3.建立模型
(1)添加标题
k添加标题,操作如下GUI:
UtilityMenu>File>ChangeTitle
k在弹出的ReferencforGUIFiltering对话框中,选择Thermal。
单击OK。
(2)选择单元
k在单元类型库对话框中选择Plane55单元。
单击OK。
k在ElementbehaviorK3下拉框中选择Axisymmetric选项,其余默认。
(3)定义材料属性1
⏹定义热传导率
在弹出的定义材料热传导率对话框中的KXX栏键入“70”。
⏹定义比热容
在弹出的定义比热容对话框中的C栏键入“448”
⏹定义密度
在弹出密度定义对话框中的DENS栏键入“7800”。
(4)定义材料属性2
⏹定义热传导率
在弹出的定义材料热传导率对话框中的KXX栏键入“0.61”。
⏹定义比热容
在弹出的定义比热容对话框中的C栏键入“4185”
⏹定义密度
在弹出密度定义对话框中的DENS栏键入“1000”.
(5)建立实体模型
图7平面实体模型
4.设定网格尺寸并划分网格
图8有限元模型
5.加载及求解
求解之前首先要选择分析类型,然后定义边界条件及其载荷步选项,最后计算。
首先选择分析类型。
图9求解后显示图
6.查看求解结果
在POST1后处理器中查看结果
图10总体温度场等值线图
图11水的温度场等值线图
图12球体温度场等值线图
图13球心温度随时间的变化关系图
7.命令流文件
/Title,TransientslabProblem
KEYW,PR_THERM,!
指定分析类型为热分析
/prep7
ET,1,Plane55
KEYOPT,1,3,1
MP,KXX,1,70
MP,DENS,1,7800
MP,C,1,448
MP,KXX,2,0.61
MP,DENS,2,1000
MP,C,2,4185
RECTANG,0,0.3,O,0.3
PCIRC,0.06,0,0,90
AOVERLAP,ALL
NUMCMP,AREA
NUMCMP,LINE
/TITLE,GEOMETRICMODEL
APLOT
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,1
LPLOT
/PNUM,LINE,1
/PNUM,AREA,1
/REPLOT
LSEL,S,LINE,,4,5
LESIZE,ALL,,,30,0.1
LSEL,S,LINE,,6,7!
选择线段6,7
LESIZE,ALL,,,32,0.1!
设置单元数量
LSEL,S,LINE,,3!
选择线段3
LESIZE,ALL,,,30!
设置单元数量
ALLSEL
LCCAT,2,1!
将线段12联接在一起
MAT,1!
选择材料参考号1
AMESH,1!
对面1进行网格划分
MAT,2!
选择材料参考号1
AMESH,2!
对面1进行网格划分
/TITLE,ELEMENTSINMODEL
EPLOT
FINISH
/SOLU
ANTYPE,TRANS
TIMINT,OFF
TIME,0.01
DELTIM,0.01
ESEL,S,MAT,,1
NSLE,S
D,ALL,TEMP,900
ESEL,S,MAT,,2
NSLE,S
D,ALL,TEMP,20
ALLSEL
SOLVE
TIMINT,ON
TIME,600
DELTIM,26,2,200
AUTOS,ON
DDELE,ALL,TEMP
OUTRES,,ALL
SOLVE
FINISH
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