整理钢球温度场分析.docx
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整理钢球温度场分析
钢球温度场分析
问题描述:
半径为20mm的钢球,其导热系数为k=24W/m℃,密度ρ=7840kg/m3,热容Cσ=550J/kg℃,初始温度为T0=940℃。
将此钢件置于温度为Tf=80℃,换热系数为h=300W/m2℃的介质中冷却,计算此钢球冷却过程的温度分布及其演化。
根据问题的对称性,此问题可以作为轴对称问题进行分析,取圆球截面的1/4。
一、生成几何模型
按照ANSYS软件的约定,轴对称问题必须以Y轴作为对称轴。
(1)生成关键点:
mainmenu>preprocessor>modeling>create>keypoints>inactivecs
生成K1(0,0),K2(20,0),K3(0,20)。
(2)在直角坐标系中生成两条直边,
mainmenu>preprocessor>modeling>create>lines>lines>straightline
连接K1、K2生成一条直边,连接K1、K3生成第二条直边。
(3)在圆柱坐标系中生成圆弧线段,
Utilitymenu>workplane>changeactivecsto>globalcylindrical
(4)将当前坐标系设定为圆柱坐标系,
mainmenu>preprocessor>modeling>create>lines>lines>inactivecoord
(5)连接K2、K3生成圆弧线段。
Utilitymenu>workplane>changeactivecsto>globalcartesian
(6)将当前坐标系重新设定为直角坐标系。
mainmenu>preprocessor>modeling>create>areas>arbitrary>bylines
选择三个线段,apply/ok,构成面。
二、生成有限元模型
1)选择单元类型
mainmenu>preprocessor>elementtype>add/edit/delete
点击按钮“Add…”,弹出单元库选择界面:
选择ThermalSolid,Quad8node77。
点击按钮“Option…”,在[K3]域选择单元为轴对称类型。
2)定义材料参数
mainmenu>preprocessor>materialprops>materialmodels
在弹出的“DefineMaterialModelBehavior”界面中双击Thermal,
双击Conductivity>isotropic,输入导热系数24;
双击SpecificHeat,输入热容550;
双击Density,输入密度7840。
3)划分单元
mainmenu>preprocessor>meshing>sizecntrls>smartsize>basic
选择单元划分密度水平6。
4)划分网格
mainmenu>preprocessor>meshing>mesh>areas>free
拾取几何实体,ok。
有限元模型如下图所示。
三、施加约束和载荷
瞬态温度场分析要给定初始温度场、换热条件,在这里设定钢球的初始温度、换热系数和介质温度。
(1)设定均匀分布的初始温度为940。
mainmenu>solution>define>loads>apply>thermal>temperature
>uniformtemp
(2)介质温度的设置
mainmenu>solution>define>loads>apply>thermal>convection
>onlines
选择换热边界线段,在“ApplyCONVonLines”对话框中指定换热系数。
当换热系数为常数时,在[VALI]域输入换热系数,在[VAL2I]域输入介质温度。
四、求解
mainmenu>solution>analysistype>newanalysis
确定计算类型,选择Transient。
mainmenu>solution>loadstepopts>outputctrls>db/resultsfile
选择Everysubstep保存每个时间步的计算结果。
mainmenu>solution>loadstepopts>time/frequenc>timeandsubsteps
计算步数为40,计算时间为20秒。
mainmenu>solution>currentls,ok,求解。
五、后处理
1)每个时间步的温度分布
mainmenu>generalpostproc>listresults>resultssummary
列出个时间步及对应的时间
选择需要观察的时间步,点击Read读入计算结果。
读取第4步的计算结果。
2.环境敏感区的界定mainmenu>generalpostproc>plotresults>contourplot>nodalsolu
(1)非煤矿矿山的建设项目(注:
对煤矿建设项目有单独特别规定);第4步,即冷却7秒钟时的温度场分布如下
4.建设项目环境影响评价文件的分级审批2)结点温度的变化
(1)结合评价对象的特点,阐述编制安全预评价报告的目的。
mainmenu>timehistpostpro,显示如下图所示的辅助工具,先将辅助工具关闭。
表三:
周围环境概况和工艺流程与污染流程;
mainmenu>timehistpostpro>definevaribales
安全评价的基本原则是具备国家规定资质的安全评价机构科学、公正和合法地自主开展安全评价。
1.规划环境影响评价的技术依据在“DefinedTime-HistoryVariables”对话框中,点击Add按钮,选择待显示的变量。
1)规划实施对环境可能造成影响的分析、预测和评估。
主要包括资源环境承载能力分析、不良环境影响的分析和预测以及与相关规划的环境协调性分析。
mainmenu>timehistpostpro>graphvariables
以折线形式现实所定义的变量,X轴默认为时间。
环境敏感区,是指依法设立的各级各类自然、文化保护地,以及对建设项目的某类污染因子或者生态影响因子特别敏感的区域。
1.筛选环境影响:
环境影响被筛选为三大类,一类是被剔除、不再作任何评价分析的影响,如内部的、小的以及能被控抑的影响;另一类是需要作定性说明的影响,如那些大的但可能很不确定的影响;最后一类才是那些需要并且能够量化和货币化的影响。
依次填如所定义的变量的序号,显示如下的温度-时间折线图。
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