有限元分析热分析.ppt

71有限元技术在热分析中的应用
主要讲授三方面内容
ANSYS热分析基础知识简介
稳态热分析实例
瞬态热分析实例
ANSYS热分析基础知识简介
一、 ANSYS热分析功能介绍
ANSYS热分析模块主要有:
ANSYS/Multiphysics
ANSYS/Mechanical
ANSYS/ Thermal
ANSYS/FLOTRAN
ANSYSED
其中, ANSYS/ FLOTRAN不含相变热分析。
ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方
程,用有限元法计算物体内部各节点的温度,并
导出其它热物理参数。
运用 ANSYS软件可进行热传导、热对流、热
辐射、相变、热应力以及接触热阻等问题的分析
求解。
此外, ANSYS不仅能解决纯粹的热分析问
题,还能解决与热相关的其它问题,如热一应
力分析、热—电分析、热磁分析等。一般称
这类涉及两个或多个物理场相互作用的问题为
耦合场分析。
ANSYS提供了两种分析耦合场的方法:直
接耦合法与间接耦合法。
二、单位制问题:在 ANSYS热分析过程中,不
定都要采用国际单位制,但必须要使所有物理
量的单位统一起来
ANSYS中共有五种单位可供选择(命令流
方式: /UNITS;或Main
menu>Preprocessor>Material Props>Material
Library >Select Units)
SI(MKs)代表国际单位制,其基本单位
为
im, k
g,S, K
CGS代表厘米、克、秒单位制,其基本单
位为cm,g,s,℃
BFT代表以英尺为主的英制单位制,其基
本单位为,slug,s,F
BIN代表以英寸为主的英制单位制,其基本
单位为i,ibm,s,F。
USER代表用户自定义单位制,即用户可以
根据需要定义基本单位。
三、热分析时的三类边界条件和初始条件:
第一类边界条件:物体边界上的温度函数已知;
第二类边界条件:物体边界上的热流密度已知
第三类边界条件:与物体相接触的流体介质的温
度和换热系数已知。
初始条件:初始条件是指传热过程开始时,物体
在整个区域中所具有的温度为已知值。
四、热分析时的载荷: ANSYS共提供了6种载荷,
可以施加在实体模型或单元模型上。
(1)温度:作为第一类边界条件,温度可以施加
在有限元模型的节点上,也可以施加在实体模
型的关键点、线段及面上。
(2)热流率:热流率( Heat flow)是一种节点
集中载荷,只能施加在节点或关键点上,主要
用于线单元模型。
(3)对流:对流( Convection)是一种面载荷,
用于计算流体与实体的热交换。它可以施加在
有限元模型的节点及单元上,也可以施加在实
体模型的线段和面上。
(4)热流密度:又称热通量( Heat flux)单位为
W/m2。热流密度是一种面载荷,表示通过单
位面积的热流率。当通过单位面积的热流率已
知时,可在模型相应的外表面施加热流密度
若输入值为正,则表示热流流入单元;反之,
则表示热流流出单元。它可以施加在有限元模
型的节点及单元上,也可以施加在实体模型的
线段和面上