NX 空间系统热简介

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1、1NX 空间系统热简介NX 空间系统热是一个用于空间和一般应用的综合热和辐射仿真工具套件。与 NX Nastran 相同，NX 空间系统热是特定于高级仿真环境的。系统架构提供了 Teamcenter 工具的完全使用，以控制多个设计迭代和案例研究。热分析结果可以用作 NX Nastran 求解器中热应力和挠曲分析的边界条件。NX 空间系统热的共轭梯度求解器使用了稳定的双共轭梯度技术，以及一个预设定条件的矩阵。它将 Newton-Raphson 方法用于非线性条件，使运行状况不良的大型系统提高了性能。此求解器通过复杂围场和遮挡表面的自动视角因子计算，对漫射辐射交换进行仿真。热边界条件和流边界条件均

2、可以定义为恒定的或随时间变化的。NX 空间系统热包括下列辐射建模特征：辐射仿真辐射交换的完整建模轨道环境加热任意辐射源漫射、镜面反射和透射表面接合、自转装配与角度相关的镜面反射率、透射率与温度相关的发射率实体中的折射、射线消光辐射计算技术视角因子，使用半立方体或分析方法镜面反射的确定性射线跟踪（双程方法）视角因子的迭代校正到消除视角因子残差辐射交换计算的发散性方法共轭梯度求解器技术，用以处理很大的模型轨道建模和加热选择行星、轨道类型 行星和太阳数据已预加载从日期计算的太阳辐射基于矢量的姿态建模任意旋转、操纵2控制轨道计算点输入太阳、地球矢量的选项轨道链集成的轨道观测仪基于原始几何体的建模基于原

3、始几何体形状的补充建模系统ESARAD/THERMICA 方法 将基于原始几何体的模型导入其他辐射仿真应用模块，或从其他辐射仿真应用模块导出参数的点方法 轨道加热仿真位于何处？要启动 NX 空间系统热，请打开一个部件文件，然后执行以下操作：1. 从开始菜单上，选择应用模块高级仿真。 2. 在仿真导航器中，右键单击该部件，然后选择新建 FEM 和仿真。 3. 在新建 FEM 和仿真对话框中，从求解器列表中选择 NX 空间系统热，然后选择一种分析类型。 4. 在创建解算方案对话框中输入解算方案的名称。 使用 NX 空间系统热在不考虑复杂性的情况下，任何 NX 空间系统热模型中热传递的基本建模步骤都

4、是一样的。对于所有分析过程而言，要记住的最重要的规则是，开始时尽可能使用简单的模型，需要时再添加细节。实际上，这意味着您最初应该：忽略装配中的次要部件或特征。3简化几何表示。使用粗略的单元网格。进行简单分析。例如，可执行稳态分析而不是瞬态分析，或仅使用少量计算点进行轨道仿真。使用基本热传递计算和/或流体流动原理，检查求解结果。确信初始热和/或流体模型符合要求后，即可在必要时添加细节和使用更精细的网格。 NX 空间系统热的建模过程步骤编号应用模块，文件类型 任务1建模，部件 (.prt) 文件 几何体建模、模型简化。2高级仿真，FEM (.fem) 文件 材料网格划分和网格捕集器如果正在对流进行

5、建模，则可能需要先研究流体域网格划分（在下一步骤中），然后再对流模型进行网格划分。 3高级仿真，仿真 (.sim) 文件 解算方案选项流体域网格划分载荷、约束和仿真对象求解检查解法消息4后处理仿真 (.sim) 文件 检查和显示结果对于 NX 中的所有仿真而言，此过程以对组件和装配的几何体进行建模开始。建模 应用模块为对任何部件或装配进行建模提供了极好的工具。进入高级仿真应用模块，然后就可以使用“理想化”命令对几何体进行简化。 在 FEM 文件中，使用网格划分工具可创建模型的有限元网格。使用网格捕集器可定义材料和物理属性，并指定热-光学属性。 在仿真文件中创建一种解算方案，以便包含载荷、约束及

6、仿真对象，这些对象定义附加的传热途径、热载荷、恒温、辐射源和轨道条件。可使用解算方案对话框设置热和流仿真选项，并使用求解器参数控制求解器行为。然后可启动求解过程。“后处理 ”以图形方式显示结果并创建报告，以便将您的结果传送给设计小组。 模型的数据结构 在建模部件文件内（示例：model.prt），您创建、改写或导入模型的实体几何体，其层次结构的构成为顶点、边、面和体。在理想化部件文件内（示例：model_i.prt），以对仿真利用有意义的方式抽取几何详细信息。4在 FEM 文件内（示例：model_fem1.fem），您创建 3D、2D 、1D 或 0D 单元的网格，这些单元具有关联的材料属性

7、和单元属性。 在仿真文件内（示例：model_sim1.sim），您定义热/流解法及对应的载荷、约束和仿真对象，然后对模型求解并对结果进行后处理。 创建热/流模型NX 热和流使用两种类型的工具定义热和/或流仿真：使用边界条件创建工具可指定载荷、约束及其他仿真对象，这些对象描述模型的特定部分的特性。尽管已为模型的几何特征（点、边、面或实体）指定了边界条件，求解器最终都会将 NX 热和流边界条件应用于单元。使用解法定义工具可设置解法属性和指定控制整个模型的求解器参数。它们始终作为一个整体应用于解法，从不应用于特定的单元和几何体.传导建模NX 空间系统热针对热传导使用有限体积公式。始终在共用节点的单

8、元之间对传导进行建模，前提是满足以下条件：必须定义单元的导热系数（材料属性）。必须定义 2D 单元的厚度物理属性；必须定义 1D 单元的梁截面。辐射建模NX 空间系统热的仿真功能基于辐射单元之间的视角因子（又称为形状因子或形态因子）。求解器计算所有辐射单元之间的黑体视角因子。它将这些因子和辐射表面属性（热-光学属性）结合起来使用，以计算辐射传导率。对于不服从灰体近似的曲面，可以计算射线跟踪视角因子，而不计算黑体视角因子。 仅表面可辐射：3D 体单元、2D 壳单元、具有指定截面的 1D 梁单元和具有指定直径的 0D 集中质量单元的面。必须在网格捕集器属性对话框的热-光学属性 组中，选中辐射复选框

9、，单元才能参与辐射交换。 视角因子计算时间通常由阴影检查控制。对于每对单元，必须对所有其他单元检查和它们之间的阴影。要将阴影检查降至最低，就请定义一个闭合，从而请求仅在彼此可以形成视角的单元之间计算视角因子。轨道建模NX 空间系统热提供工具以定义飞行器轨道、姿态和关节仿真，以及行星特性和外部太阳能通量。在定义飞行器的轨道、姿态和任何关节仿真后，NX 空间系统热提供轨道观测仪，以显示结果仿真的动画，从而减少轨道建模错误。求解器使用所提供的信息计算环境热载荷：直接太阳能行星辐射行星反射的太阳能（反照率）求解器自动创建行星的显式模型，以精确计算飞行器中每个单元的行星加热。5求解器首先计算从每个单元到

10、这三个源的直接视角因子，然后使用黑体视角因子确定辐射通量的分布和吸收。将自动考虑蚀。对不同光谱的镜反射和透射效应建模。计算单元阴影以达到所定义的精度。获取结果NX 空间系统热允许您选择两种独立的解算方案模式：稳态或瞬态。这两种模式的选项定义为解法属性。 瞬时模型是通过按解算方案对话框中定义的离散时间间隔求积分来求解的。简单地说，这些时间步即时域的网格。在热域中，对于 NX 热求解器而言，较大或快速的温度变化要求时间步更小些。同样，对于 NX 流求解器而言，流型的较大变化也要求时间步更小些。 每次求解之后，还要花些时间验证模型是否收敛。检查全局热平衡和质量平衡的消息文件，看有无流问题。检查警告，

11、并检查视角因子总和，看有无辐射问题。修改您的模型通过在 Modeling 应用模块中使用部件导航器，可轻松地完成对几何体的更改。部件更新应用更改并对网格进行标记以便更新。有限单元模型 (FEM) 的网格更改（包括单元属性更改）自动传播到仿真。而且，可能使用单元属性替代来替代仿真中的单元属性。 仿真导航器为访问和修改所有仿真实体提供了一种快速而方便的方法。如果在创建实体时为它们指定了描述性的名称，则更容易在导航器中识别它们。选择对象也将在图形窗口中高亮显示对应的单元或图形符号。 分析和解算方案类型概述NX 空间系统热有两种分析类型，每个类型都有一个解算方案类型。解算方案类型决定可以在解算方案中包

12、含哪些建模功能，如单元类型、物理属性类型、载荷、约束、仿真对象和建模对象。 注释:帮助文档的这一部分列出每种解算方案类型的建模功能。 产品 求解器 分析：包含的解算方案类型 NX 空间系统热热：空间系统热映射：热NX 空间系统热NX 热/流轴对称热：轴对称热轴对称热：高级轴对称热轴对称映射：热热解算方案类型6概述热分析类型提供传导和辐射的综合建模，以及包含对流的 1D 流体流的基本建模。 空间系统热解算方案类型中的特征网格捕集器集中质量 梁 管道 外壳 实体 物理属性集中质量 梁 薄壳 多层壳均匀 多层壳非均匀 载荷 热载荷 约束 温度 初始温度 简单辐射到环境 对流到环境 映射仿真对象 热耦

13、合 热耦合 辐射热耦合 高级热耦合 对流界面阻抗 面与面接触 辐射 辐射单元分割轨道加热7太阳能加热空间辐射加热 关节仿真 Peltier 冷却器 焦耳加热 管流边界条件 停用集高级 报告 分类 高级参数 建模对象碳化烧蚀 活动加热器控制器高级参数 管道压头损失 常规实体 运动副运动副 轨道跟踪器层 Monte Carlo 设置 轨道热-光学属性 热-光学属性 - 高级温度调节装置 位于何处？要创建热解算方案，请在创建解算方案对话框中执行下列操作： 从求解器列表中选择 NX 空间系统热。接下来，从分析类型列表中选择热，然后从解算方案类型列表中选择空间系统热。 轴对称热解算方案类型轴对称建模可以

14、简化模型的准备，并在不牺牲细节或准确性的前提下显著减少模型准备和分析的时间。 8轴对称建模将 3D 轴对称模型简化为能以更快速度生成同样结果的 2D 模型。整个物理几何体以及材料和边界条件必须是轴对称的，不能混合使用轴对称和非轴对称的几何体、单元或边界条件。唯一支持的类型是轴对称外壳单元。在分析期间，轴对称外壳单元绕轴旋转生成 3D 单元，以便进行热仿真。3D 单元从不出现在屏幕上。 通常，在创建轴对称模型时可以使用与创建 3D 模型时相同的技术。主要区别在于，几何体仅在 XZ 平面内创建，而且必须这样构造，以确保如果它绕 Z 轴旋转 360 度，仍可准确地建立物理几何体的模型。通常适用于曲面

15、和 2D 外壳单元的热边界条件适用于以轴对称外壳单元划分网格的面的多边形边。通常适用于 3D 体单元的热边界条件适用于多边形面和轴对称壳单元。指定要在展开模型中使用的小平面数量。这决定在轴对称单元绕 Z 轴完整旋转一周时将创建的单元数量。在求解器参数对话框的“辐射”参数页面上，在轴对称段数框中键入旋转模型中小平面的数量。 轴对称热分析类型有两种解算方案类型： 轴对称热 - 传导、对流和辐射的基本轴对称建模。 高级轴对称热 - 传导和辐射的综合轴对称建模，以及与环境的对流的基本轴对称建模。轴对称热和高级轴对称热解算方案类型中的功能二者中都有的功能： 轴对称热 高级轴对称热仅在高级轴对称热注释网格

16、捕集器外壳 物理属性无 无载荷 热载荷 约束 温度 初始温度 简单辐射到环境 对流到环境 映射（热区域类型）映射（排除单元类型）9二者中都有的功能： 轴对称热 高级轴对称热仅在高级轴对称热注释仿真对象 热耦合 热耦合 辐射 热耦合 - 高级界面阻抗（曲面界面类型） 辐射 辐射加热 停用集 停用集高级 报告 分类 高级参数 建模对象碳化烧蚀 虽然此功能在轴对称热解法的界面中可见，但如果包括在解法中，它将不起任何作用。 活动加热器控制器虽然此功能在轴对称热解法的界面中可见，但如果包括在解法中，它将不起任何作用。 高级参数热 常规实体 图层 Monte Carlo 设置 虽然此功能在轴对称热解法的界面中可见，但如果包括在解法中，它将不起任何作用。 热-光学属性 热-光学属性 - 高级虽然此功能在轴对称热解法的界面中可见，但如果包括在解法中，它将不起任何作用。 温度调节装置 位于何处？要创建轴对称热解算方