word6-1精彩文档•本章练习稳态热分析的模拟，包括：A.几何模型B.组件-实体接触C.热载荷D.求解选项E.结果和后处理F. • 本节描述的应用一般都能在ANSYS DesignSpaceEntra或更高版本中使用，除了ANSYSStructural• 提示：在 ANSYS 热分析的培训中包含了包括热瞬态分析的高级分析精彩文档•对于一个稳态热分析的模拟，温度矩阵{T}通过下面的矩阵方程解得：•假设：[K(T)]{T}={Q(T)}– 在稳态分析中不考虑瞬态影响– [K]可以是一个常量或是温度的函数– {Q}可以是一个常量或是温度的函数•上述方程基于傅里叶定律：• 固体内部的热流〔Fourier’s Law〕是[K]的根底；• 热通量、热流率、以与对流 在{Q}为边界条件；•对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关•在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要的•热分析里所有实体类都被约束：–体、面、线• 线实体的截面和轴向在DesignModeler中定义• 热分析里不可以使用点质量〔PointMass〕的特性•壳体和线体假设：• 唯一需要的材料特性是导热性〔ThermalConductivity〕• Thermal Conductivity在Engineering Data中输入•温度相关的导热性以表格形式输入•对于结构分析，接触域是自动生成的，用于激活各部件间的热传导– 如果部件间初始就已经接触，那么就会出现热传导。
– 如果部件间初始就没有接触，那么就不会发生热传导〔见下面对pinball的解释〕–总结：ContactTypeHeat Transfer Between Parts in ContactRegion?InitiallyTouchingInside PinballRegionOutside PinballRegionBondedYesYesNoNoSeparationYesYesNoRoughYesNoNoFrictionlessYesNoNoFrictionalYesNoNo–Pinball区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义的，同时还给了一个相对较小的值来适应模型里的小间距•如果接触是Bonded〔绑定的〕或noseparation〔无别离的〕，那么当面出现在pinballradius内时就会发生热传导〔绿色实线表示〕PinballRadius右图中，两部件间的间距大于pinball区域，因此在这两个部件间会发生热传导• 默认情况下，假设部件间是完美的热接触传导，意味着界面上不会发生温度降•实际情况下，有些条件削弱了完美的热接触传导：– 穿过接触界面的热流速，由接触热通量q决定：q = TCC× (Ttarget- Tcontact)– 式中Tcontact 是一个接触节点上的温度， Ttarget是对应目标节点上的温度–默认情况下，基于模型中定义的最大材料导热性KXX和整个几何边界框的对角线ASMDIAG，TCC被赋以一个相对较大的值。
TCC= KXX×10,000/ASMDIAG– 这实质上为部件间提供了一个完美接触传导• 在ANSYS Professional或更高版本，用户可以为纯罚函数和增广拉格朗日方程定义一个有限热接触传导〔TCC〕– 在细节窗口，为每个接触域指定TCC输入值– 如果接触热阻，那么它的相反数除以接触面积就可得到TCC值•Spotweld〔点焊〕提供了离散的热传导点：–Spotweld在CAD软件中进展定义〔目前只有DesignModeler和Unigraphics可用〕•热流量：– 热流速可以施加在点、边或面上它分布在多个选择域上– 它的单位是能量比上时间〔energy/time〕•完全绝热〔热流量为0〕：•热生成：– 内部热生成只能施加在实体上– 它的单位是能量比上时间在除以体积〔energy/time/volume〕正的热载荷会增加系统的能量温度、对流、辐射：•完全绝热条件将忽略其它的热边界条件•对流：– 只能施加在面上〔二维分析时只能施加在边上〕– 对流q 由导热膜系数 h，面积A，以与外表温度Tsurface与环境温度Tambient的差值•与温度相关的对流：–为系数类型选择Tabular(Temperature)– 输入对流换热系数-温度表格数据–在细节窗口中，为h(T)指定温度的处理方式•几种常见的对流系数可以从一个样本文件中导入。
新的对流系数可以保存在文件中•辐射:– 施加在面上〔二维分析施加在边上〕(44)– 式中：QR = seFATsurface- Tambient• σ=斯蒂芬一玻尔兹曼常数• ε =放射率• A =辐射面面积• F = 形状系数〔默认是1〕– 只针对环境辐射，不存在于面面之间〔形状系数假设为1〕– 斯蒂芬一玻尔兹曼常数自动以工作单位制系统确定• 从Workbench toolbox插入Steady-StateThermal将在projectschematic里建立一个SSThermalsystem〔SS热分析〕• 在Mechanical 里，可以使用Analysis Settings为热分析设置求解选项– 注意，第四章的静态分析中的AnalysisDataManagement选项在这里也可以使用•为了实现热应力求解，需要在求解时把结构分析关联到热模型上• 在Static Structural中插入了一个importedload分支，并同时导入了施•后处理可以处理各种结果：–温度–热通量–反作用的热流速–用户自定义结果•模拟时，结果通常是在求解前指定，但也可以在求解完毕后指定•温度：– 温度是标量，没有方向•可以得到热通量的等高线或矢量图：– 热通量 q定义为q = -KXX×ÑT– 可以指定Total Heat Flux〔整体热通量〕和DirectionalHeatFlux〔方向热通量〕•对给定的温度、对流或辐射边界条件可以得到响应的热流量：– 通过插入probe指定响应热流量，或– 用户可以交替的把一个边界条件拖放到Solution上后搜索响应•–稳态热分析•目标：–分析图示泵壳的热传导特性。