《有限元等轴同心圆柱体的辐射传热.》由会员分享,可在线阅读,更多相关《有限元等轴同心圆柱体的辐射传热.(55页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、有限元等轴同心圆柱体的辐射传热一.问题描述 有两个等长度的同轴长圆柱体,其横截面如图所示,内外圆柱体的初始温度分别为1000度,100度,两者之间的辐射率为1,两圆柱体的材料性能参数如表所示,求两圆柱体间的辐射热流率(途中长度单位为mm)。问题分析:该问题属于热辐射问题。由于两个圆柱体足够长,在计算过程中忽略端部辐射损失,将问题简化为平面。考虑到整个辐射过程为封闭系统,不需要设置空间节点,在计算过程中使用AUX12辐射矩阵生成器。选择PLANE55热分析单元进行分析求解。2. 求解步骤第一步:建立工作文件名和工作标题。 (1)GUI:Utility MenuFileChange Jobname
2、。 在弹出的对话框中输入工作文件名1111,单击ok按钮关闭对话框。 (2)GUI:Utility MenuFileChange Title命令。在弹出的对话框中输入6666,单击ok按钮关闭对话框。 (3)GUI: Main MenuPreferences。在弹出的对话框,选择Thermal复选框,单击OK按钮,关闭对话框。第二步:定义单元类型 GUI:Main MenuPreprocessorElements TypeAdd/Edit/Delete在出现的对话框,单击Add,出现Library of E,lements Types。在此该对话框中分别选择Thermal Solid,Quad
3、 4 node 55选项,在文本框里边输入1,按照下图进行设置,单击ok按钮,关闭对话框。单击close按钮,关闭对话框。第三步:定义材料性能参数 GUI:Main MenuPreprocessorMaterials PropsMaterial Models。1. 在出现的Material Models Available对话框依次点击Thermal,Conductivity,Isotropic,选项,出现对话框,在KXX中输入圆柱体1的导热系数70,单击ok按钮,关闭对话框。2.在Material Models Available,单击Density选项,在DENS文本框中输入圆柱体1的密度
4、7800,单击ok按钮,关闭对话框。3. 在Material Models Available对话框,点击Specific Heat选项,在出现的对话框中C文本框输入圆柱体1的比热480,单击ok按钮,关闭对话框。 4. 在Define Material Model Behavior单击 Material/New Model命令出现对话框,住Define Main ID文本框输入2,单击ok关闭该对话框。5. 在Material Models Available 列表框双击Isotropic选项,在出现的对话框里的KXX文本框输入圆柱体2的导热系数30,单击ok按钮关闭对话框。6. 在Mate
5、rial Models Available列表中选取Density选项,出现Density for Material Number 2对话框,在DENS文本框输入圆柱体2的密度2700,单击OK按钮关闭对话框。7. 在Material Models Available列表双击Specific Heat 选项,在出现对话框的文本框C中输入圆柱体2的比热350,单击ok按钮关闭对话框。8. 在Define Material Model Behavior对话框选取MaterialExit命令,关闭对话框。第四步:创建几何模型,划分网格 GUI:Main MenuPreprocessorModelin
6、gCreateAreasCirclePartial Annulus 1.出现的对话框,在WPX文本框输入0,在WPY文本框中输入0,在Rad-1输入0.1,在Theta-1输入0,在Rad-2输入0.2,在Thets-2输入90. 2.单击Apply,在WPX文本框输入0,在WPY文本框中输入0,Rad-1输入0.4,在Theta-1输入0,在Rad-2输入0.5,在Thets-2输入90.单击ok关闭按钮。3. 选择Utility MenuFileChange Title命令,在文本框输入GEOMETRIC MODEL,单击ok按钮关闭对话框。4. 选择Utility MenuPlotAre
7、as命令,将出现下图所示。5. 选择Utility MenuPlotCtrlsNumbering命令,在弹出的对话框选择Line numbers选项,使其状态有off变成on,其余选项默认,单击ok按钮关闭对话框。6. GUI:Main MenuPreprocessorMeshingSize CntrlsMannualSizeLinesPicked line。在出现菜单Element Size on中输入2,4,单击ok按钮,出现Element Size on Picked Lines对话框,按其设置,单击ok按钮关闭对话框。7. GUI:Main MenuPreprocessorMeshin
8、gSize CntrlsMannualSizeLinesPicked line。在出现菜单Element Size on的文本框输入1,3,单击ok按钮,出现对话框Element Size on Picked Lines,在NDIV输入10,单击ok按钮关闭对话框。8. GUI:Main MenuPreprocessorMeshingSize CntrlsMannualSizeLinesPicked line。在出现对话框Element Size on的文本框输入6,8,单击ok按钮,在出现对话框Element Size on Picked Lines对话框,在NDIV文本框输入6,单击ok按
9、钮关闭对话框。9. GUI:Main MenuPreprocessorMeshingSize CntrlsMannualSizeLinesPicked line。在出现对话框Element Size on的文本框输入5.7,单击ok按钮,在出现对话框Element Size on Picked Lines对话框,在NDIV文本框输入30,单击ok按钮关闭对话框。10. GUI:Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool命令出现MeshTool对话框,在Mesh下拉列表选择Areas选项,在Shape选项中选中Quad和Mapped单选按钮,单击Mesh按钮,出现M
10、esh Areas菜单,在文本框输入1,单击ok关闭菜单。11. GUI:Main MenuPreprocessorMeshingMesh Attribute命令出现Meshing Attribute对话框,在【MAT】Material number下拉列表选中2,其余默认,单击ok按钮关闭对话框。12. GUI:Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool出现MeshTool对话框,单击Mesh按钮,出现Mesh Areas菜单,在文本框输入2,单击ok关闭菜单。13. 单击MeshTool对话框中的close按钮关闭对话框。14. GUI:Main MenuPr
11、eprocessorModelingReflectAreas命令,在出现Reflect Areas菜单,单击Pick All 按钮,出现Reflect Areas对话框,在Ncomp Plane of symmetry选项组选中Y-Z plane X单选按钮,在NOELEM Item to be reflect下拉列表中选中Area and mesh 选项,在IIMOVE下拉列表框选中Copied如下图,单击OK按钮关闭对话框。15. GUI:Main MenuPreprocessorModelingReflectAreas命令,在出现Reflect Areas菜单,单击Pick All 按钮
12、,出现Reflect Areas对话框,在Ncomp Plane of symmetry选项组选中Y-Z plane Y单选按钮,其余默认,单击OK按钮关闭对话框。16. Main MenuNumbering CtrlsMerge Items命令,出现,MergeCoincident or Equivalently Defined Items对话框,在Label Type下拉列表选中Nodes选项,其余默认,单击Apply按钮,在Label Type下拉列表选中Keypoints选项,单击OK按钮关闭对话框。17. 选择Utility MenuFileChange Title命令,在文本框中输
13、入ELEMENT MODEL,单击ok按钮关闭对话框。18. 选择Utility MenuPlotElement命令,ANSYS显示窗口将显示网格划分后的结果。19. 选择Utility MenuSelectEverything命令。第五步:生产AUX12辐射矩阵1. GUI:Main MenuRadiosity MethSolution Opt命令,出现下图对话框,按其进行设置。单击OK按钮关闭对话框。2. 选择Utility MenuFileSave as命令出现Save Datebase对话框,输入exercise31.db,保存上述操作过程,单击OK按钮关闭对话框。第六步:加载求解1.
14、 GUI:Main MenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis,在出现的对话框选择类型为Steady-state,单击OK按钮关闭对话框。2. GUI:Main MenuSolutionDefine LoadsApplyThermalRadiationOn Lines。在出现文本框输入1,7,9,15,17,23,25,31,单击ok出现Apply RDSF on line对话框,如下图设置单击OK按钮关闭对话框。3. GUI:Main MenuSolutionDefine LoadsApplyThermalTemperatureOn Lines。出现Apply
15、 TEMP on lines 菜单,在文本框输入5,13,21,29单击ok出现Apply TEMP on lines 对话框,按下图进行设置。4. GUI:Main MenuSolutionDefine LoadsApplyThermalTemperatureOn Lines。出现Apply TEMP on lines 菜单,在文本框输入3,11,19,27单击ok出现Apply TEMP on lines 对话框,按下图进行设置。5. 选择Utility MenuSelectEverything命令。6. GUI:Main MenuSolutionLoad Step OptsTime/FrequenceFreq and Substeps。出现下图对话框,按图进行设置,单击OK按钮关闭对话框。 7.GUI:Main MenuSolutionSolveCurrent LS命令,出现Solve Current Load Step对话框,单击ok按钮,开始求解。8. 求解结束后,ANSYS显示窗口出现Note提示框,单击close关闭对话框。9. 选择Ut