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1、第第19章章热分析热分析热分析的目的热分析的目的热热分分析析用用于于计计算算一一个个系系统统或或部部件件的的温温度度分分布布及及其其它它热热物物理理参参数数，如如热热量量的的获获取取或或损损失失、热热梯梯度度、热流密度热流密度(热通量热通量)等等热热分分析析在在许许多多工工程程应应用用中中扮扮演演重重要要角角色色，如如内内燃燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等19.1ANSYS的热分析的热分析u在在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五种产品
2、中包含热分析功能五种产品中包含热分析功能ANSYS热热分分析析基基于于能能量量守守恒恒原原理理的的热热平平衡衡方方程程，用用有有限限元元法法计计算算各各节节点点的的温温度度，并并导导出出其其它它热热物物理理参参数数ANSYS热热分分析析包包括括热热传传导导、热热对对流流及及热热辐辐射射三三种种热热传传递递方方式式。此此外外，还还可可以以分分析析相相变变、有有内内热热源源、接接触热阻触热阻等问题等问题19.2ANSYS的热分析分类的热分析分类vANSYS的热分析分类的热分析分类稳态传热稳态传热：系统的温度场不随时间变化：系统的温度场不随时间变化瞬态传热瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化：系统的
3、温度场随时间明显变化v与热有关的耦合分析与热有关的耦合分析热结构耦合热结构耦合热流体耦合热流体耦合热电耦合热电耦合热磁耦合热磁耦合热电磁结构耦合等热电磁结构耦合等19.3热分析的符号与单位热分析的符号与单位 项目项目国际单位国际单位英制单位英制单位ANSYS代号代号长度长度mft英尺英尺时间时间ss质量质量Kglbm磅磅质量质量温度温度oF力力Nlbf能量能量(热量热量)JBTU英制热单位功率功率(热流率热流率)WBTU/sec热流密度热流密度W/m2BTU/sec-ft2生热速率生热速率W/m3BTU/sec-ft3导热系数导热系数W/m-BTU/sec-ft-oFKXX对流系数对流系数W/
4、m2-BTU/sec-ft2-oFHF密度密度Kg/m3lbm/ft3DENS比热比热J/Kg-BTU/lbm-oFC焓焓J/m3BTU/ft3ENTH表表征征物物体体吸吸收收的的热热量量，为为一一个个体体系系的的内内能能与与体体系系的的体体积积和和外外界界施施加加于于体系的压强的乘积之和体系的压强的乘积之和19.4传热学经典理论回顾传热学经典理论回顾 19.5热传递的方式热传递的方式1、热传导、热传导热热传传导导可可以以定定义义为为完完全全接接触触的的两两个个物物体体之之间间或或一一个个物物体体的的不不同同部部分分之之间间由由于于温温度度梯梯度度而而引引起起的的内内能能的的交交换换。热热传传
5、导导遵遵循循付付里里叶叶定定律律：qn=-k*(dT/dx)，式式中中qn为为热热流流密密度度（W/m2），k为为导导热热系系数数(W/m-)，“-”表示热量流向温度降低的方向。表示热量流向温度降低的方向。2、热对流、热对流热热对对流流是是指指固固体体的的表表面面与与它它周周围围接接触触的的流流体体之之间间，由由于于温温差差的的存存在在引引起起的的热热量量的的交交换换。热热对对流流可可以以分分为为两两类类：自自然然对对流流和和强强制制对对流流。热热对对流流用用牛牛顿顿冷冷却却方方程程来来描描述述：qn=h*(TS-TB)，式式中中h为为对对流流换换热热系系数数(或或称称膜膜传传热热系系数数、给
6、给热热系系数数、膜膜系系数数等等)，TS为为固体表面的温度，固体表面的温度，TB为周围流体的温度。为周围流体的温度。19.5热传递的方式热传递的方式(续续)3、热辐射、热辐射热热辐辐射射指指物物体体发发射射电电磁磁能能，并并被被其其它它物物体体吸吸收收转转变变为为热热的的热热量量交交换换过过程程。物物体体温温度度越越高高，单单位位时时间间辐辐射射的的热热量量越越多多。热热传传导导和和热热对对流流都都需需要要有有传传热热介介质质，而而热热辐辐射射无无须须任任何何介介质质。实实质质上上，在在真真空空中中的的热热辐辐射效率最高。射效率最高。在在工工程程中中通通常常考考虑虑两两个个或或两两个个以以上上
7、物物体体之之间间的的辐辐射射，系系统统中中每每个个物物体体同同时时辐辐射射并并吸吸收收热热量量。它它们们之之间间的的净净热热量量传传递递可可以以用用斯斯蒂蒂芬芬波波尔尔兹兹曼曼方方程程来来计计算算：q=A1F12(T14-T24)，式式中中q为为热热流流率率，为为辐辐射射率率（黑黑度度）， 为为斯斯蒂蒂芬芬波波尔尔兹兹曼曼常常数数，约约为为5.6710-8W/m2.K4，A1为为辐辐射射面面1的的面面积积，F12为为由由辐辐射射面面1到到辐辐射射面面2的的形形状状系系数数，T1为为辐辐射射面面1的的绝绝对对温温度度，T2为为辐辐射射面面2的的绝绝对对温温度度。由由上上式式可可以以看看出出，包包
8、含热辐射的热分析是高度非线性的。含热辐射的热分析是高度非线性的。19.6稳态传热稳态传热 如如果果系系统统的的净净热热流流率率为为，即即流流入入系系统统的的热热量量加加上上系系统统自自身身产产生生的的热热量量等等于于流流出出系系统统的的热热量量：q流流入入+q生生成成-q流流出出=0，则则系系统统处处于于热热稳稳态态。在在稳稳态态热热分分析析中中任任一一节节点点的的温温度度不不随随时时间间变变化化。稳稳态态热热分分析析的的能能量量平衡方程为平衡方程为(以矩阵形式表示以矩阵形式表示):KT=Q式式中中：K为为传传导导矩矩阵阵，包包含含导导热热系系数数、对对流流系系数数及及辐辐射射率率和和形形状状
9、系系数数；T为为节节点点温温度度向向量量；Q为为节点热流率向量，包含热生成；节点热流率向量，包含热生成；ANSYS利利用用模模型型几几何何参参数数、材材料料热热性性能能参参数数以以及及所施加的边界条件，生成所施加的边界条件，生成K、T以及以及Q。19.7瞬态传热瞬态传热瞬瞬态态传传热热过过程程是是指指一一个个系系统统的的加加热热或或冷冷却却过过程程。在在这这个个过过程程中中系系统统的的温温度度、热热流流率率、热热边边界界条条件件以以及及系系统统内内能能随随时时间间都都有有明明显显变变化化。根根据据能能量量守守恒恒原原理理，瞬瞬态态热热平平衡衡可可以以表表达达为为(以以矩矩阵阵形式表示形式表示)
10、：C+KT=Q式式中中:K为为传传导导矩矩阵阵，包包含含导导热热系系数数、对对流流系系数及辐射率和形状系数；数及辐射率和形状系数；C为比热矩阵为比热矩阵,考虑系统内能的增加考虑系统内能的增加;T为节点温度向量；为节点温度向量；为温度对时间的导数为温度对时间的导数;Q为节点热流率向量，包含热生成。为节点热流率向量，包含热生成。19.8线性与非线性线性与非线性如果有下列情况产生，则为非线性热分析：如果有下列情况产生，则为非线性热分析：材料热性能随温度变化，如材料热性能随温度变化，如K(T),C(T)等；等；边界条件随温度变化，如边界条件随温度变化，如h(T)等；等；含有非线性单元；含有非线性单元；
11、考虑辐射传热考虑辐射传热非线性热分析的热平衡矩阵方程为：非线性热分析的热平衡矩阵方程为：C(T)+K(T)T=Q(T)19.9边界条件、初始条件边界条件、初始条件ANSYS热分析的边界条件或初始条件可分为七种：热分析的边界条件或初始条件可分为七种：温度：温度：模型区温度已知模型区温度已知热流率：热流率：热流率已知的点热流率已知的点对对流流：表表面面的的热热传传递递给给周周围围的的流流体体通通过过对对流流。输输入对流换热系数入对流换热系数h和环境流体的和环境流体的平均温度平均温度Tb热热辐辐射射：通通过过辐辐射射产产生生热热传传递递的的面面.输输入入辐辐射射系系数数，Stefan-Boltzma
12、nn常常数数，“空空间间节节点点”的的温温度度作作为可选项输入为可选项输入绝热面：绝热面：“完全绝热完全绝热”面，该面上不发生热传递面，该面上不发生热传递热通量：热通量：单位面积上的热流率已知的面单位面积上的热流率已知的面热生成率：热生成率：体的生热率已知的区域体的生热率已知的区域19.10热分析误差估计热分析误差估计仅用于评估由于网格密度不够带来的误差；仅用于评估由于网格密度不够带来的误差；仅仅适适用用于于SOLID或或SHELL的的热热单单元元(只只有有温温度度一个自由度一个自由度)；基于单元边界的热流密度的不连续；基于单元边界的热流密度的不连续；仅对一种材料、线性、稳态热分析有效；仅对一
13、种材料、线性、稳态热分析有效；使用自适应网格划分可以对误差进行控制。使用自适应网格划分可以对误差进行控制。19.11稳态传热分析稳态传热分析稳稳态态传传热热用用于于分分析析稳稳定定的的热热载载荷荷对对系系统统或或部部件件的的影影响响。通通常常在在进进行行瞬瞬态态热热分分析析以以前前，进进行行稳稳态热分析用于确定初始温度分布。态热分析用于确定初始温度分布。稳稳态态热热分分析析可可以以通通过过有有限限元元计计算算确确定定由由于于稳稳定定的的热热载载荷荷引引起起的的温温度度、热热梯梯度度、热热流流率率、热热流流密度等参数密度等参数19.11.1热分析的单元热分析的单元热热分分析析涉涉及及到到的的单单
14、元元有有大大约约40种种，其其中中纯纯粹粹用用于于热分析的有热分析的有14种：种：线性线性：LINK32两维二节点热传导单元两维二节点热传导单元LINK33三维二节点热传导单元三维二节点热传导单元LINK34二节点热对流单元二节点热对流单元LINK31二节点热辐射单元二节点热辐射单元二维实体二维实体：PLANE55四节点四边形单元四节点四边形单元PLANE77八节点四边形单元八节点四边形单元PLANE35三节点三角形单元三节点三角形单元PLANE75四节点轴对称单元四节点轴对称单元PLANE78八节点轴对称单元八节点轴对称单元19.11.1热分析的单元热分析的单元(续续)三维实体：三维实体：S
15、OLID87六节点四面体单元六节点四面体单元SOLID70八节点六面体单元八节点六面体单元SOLID90二十节点六面体单元二十节点六面体单元壳：壳：SHELL57四节点四节点点：点：MASS7119.11.2稳态热分析的基本过程稳态热分析的基本过程ANSYS热分析可分为三个步骤：热分析可分为三个步骤：前处理前处理：建模：建模求解求解：施加载荷计算：施加载荷计算后处理后处理：查看结果：查看结果19.11.3建模建模确定确定jobname、title、unit；进进入入PREP7前前处处理理，定定义义单单元元类类型型，设设定定单单元元选项；选项；定义单元实常数；定义单元实常数；定定义义材材料料热热
16、性性能能参参数数，对对于于稳稳态态传传热热，一一般般只只需需定定义义导导热热系系数数，它它可可以以是是恒恒定定的的，也也可可以以随随温度变化；温度变化；创建几何模型并划分网格。创建几何模型并划分网格。19.11.3.1几何尺寸几何尺寸(模型模型)v既可用既可用ANSYS建立模型，也可用其它方法建好模建立模型，也可用其它方法建好模型后导入型后导入v模型建好后，以上两种建模方法的具体过程将不再模型建好后，以上两种建模方法的具体过程将不再显示显示19.11.3.2划分网格划分网格v首先定义单元属性首先定义单元属性:单元类型单元类型,实常数实常数,材料属性材料属性.单元类型单元类型v下表给出了常用的热
17、单元类型下表给出了常用的热单元类型v每个结点只有一个自由度每个结点只有一个自由度:温度温度19.11.3.2划分网格划分网格(续续)材料属性材料属性必须输入导热系数必须输入导热系数,KXX如果施加了内部热生成率，则需指定比热如果施加了内部热生成率，则需指定比热(C)ANSYS提供的材料库提供的材料库(/ansys57/matlib)包括几包括几种常用材料的结构属性种常用材料的结构属性和热属性和热属性,但是建议用户但是建议用户创建、使用自己的材料库创建、使用自己的材料库把优先设置为把优先设置为“热分析热分析”，使材料模型图形用户，使材料模型图形用户界面只显示材料的热属性界面只显示材料的热属性实常
18、数实常数主要应用于壳单元和线单元主要应用于壳单元和线单元19.11.3.2划分网格划分网格(续续)v划分网格划分网格存储数据文件存储数据文件使用使用MeshTool划分网格，使用缺省的智能网格划分网格，使用缺省的智能网格划分级别划分级别6可以生成很好的初始网格可以生成很好的初始网格v至此完成前处理，下面开始求解至此完成前处理，下面开始求解19.11.4施加载荷计算施加载荷计算定义分析类型定义分析类型v如果进行新的热分析：如果进行新的热分析：Command:ANTYPE,STATIC,NEWGUI: Main menuSolution-Analysis Type-NewAnalysisStead
19、y-statev如果继续上一次分析，比如增加边界条件等：如果继续上一次分析，比如增加边界条件等：Command:ANTYPE,STATIC,RESTGUI:MainmenuSolutionAnalysisType-Restart19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)施加载荷施加载荷可可以以直直接接在在实实体体模模型型或或单单元元模模型型上上施施加加五五种种载载荷荷(边界条件边界条件)：a、恒定的温度恒定的温度通常作为自由度约束施加于温度已知的边界上。通常作为自由度约束施加于温度已知的边界上。CommandFamily:DGUI：MainMenuSolution-Loads-Apply-
20、Thermal-Temperature19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)b、热流率热流率热热流流率率作作为为节节点点集集中中载载荷荷，主主要要用用于于线线单单元元模模型型中中(通通常常线线单单元元模模型型不不能能施施加加对对流流或或热热流流密密度度载载荷荷)，如如果果输输入入的的值值为为正正，代代表表热热流流流流入入节节点点，即即单单元元获获取取热热量量。如如果果温温度度与与热热流流率率同同时时施施加加在在一一节节点上则点上则ANSYS读取温度值进行计算。读取温度值进行计算。注注意意：如如果果在在实实体体单单元元的的某某一一节节点点上上施施加加热热流流率率，则则此此节节点点周周围围
21、的的单单元元要要密密一一些些，在在两两种种导导热热系系数数差差别别很很大大的的两两个个单单元元的的公公共共节节点点上上施施加加热热流流率率时时，尤尤其其要要注注意意。此此外外，尽尽可可能能使使用用热热生生成成或或热热流流密密度边界条件，这样结果会更精确些。度边界条件，这样结果会更精确些。CommandFamily:FGUI：MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-HeatFlow19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)c、对流对流对对流流边边界界条条件件作作为为面面载载施施加加于于实实体体的的外外表表面面，计计算算与与流流体体的的热热交交换换，它它仅仅可
22、可施施加加于于实实体体和和壳壳模模型型上上，对对于于线线模型，可以通过对流线单元模型，可以通过对流线单元LINK34考虑对流。考虑对流。CommandFamily:SFGUI：Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Convection19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)d、热流密度热流密度热热流流密密度度也也是是一一种种面面载载。当当通通过过单单位位面面积积的的热热流流率率已已知知或或通通过过FLOTRANCFD计计算算得得到到时时，可可以以在在模模型型相相应应的的外外表表面面施施加加热热流流密密度度。如如果果输输入入的的值值为为正正，代代表表热
23、热流流流流入入单单元元。热热流流密密度度也也仅仅适适用用于于实实体体和和壳壳单单元元。热热流流密密度度与与对对流流可可以以施施加加在在同同一一外外表表面面，但但ANSYS仅读取最后施加的面载进行计算。仅读取最后施加的面载进行计算。CommandFamily:FGUI：MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-HeatFlux19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)e、生热率生热率生生热热率率作作为为体体载载施施加加于于单单元元上上，可可以以模模拟拟化化学学反反应应生生热或电流生热。它的单位是单位体积的热流率。热或电流生热。它的单位是单位体积的热流率。Com
24、mandFamily:BFGUI：MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-HeatGenerat19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)定载荷步选项定载荷步选项对对于于一一个个热热分分析析，可可以以确确定定普普通通选选项项、非非线线性性选选项项以以及及输出控制。输出控制。a.普通选项普通选项时时间间选选项项：虽虽然然对对于于稳稳态态热热分分析析，时时间间选选项项并并没没有有实实际际的的物物理理意意义义，但但它它提提供供了了一一个个方方便便的的设设置置载载荷荷步步和载荷子步的方法。和载荷子步的方法。Command:TIMEGUI:MainMenuSolut
25、ion-LoadStepOpts-Time/FrequencTime-TimeStep/TimeandSubstps19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)每每载载荷荷步步中中子子步步的的数数量量或或时时间间步步大大小小：对对于非线性分析，每一载荷步需要多个子步。于非线性分析，每一载荷步需要多个子步。Command:NSUBSTGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTimeandSubstpsCommand:DELTIMGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTime-TimeS
26、tep19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)递递进进或或阶阶越越选选项项：如如果果定定义义阶阶越越(stepped)选选项项，载载荷荷值值在在这这个个载载荷荷步步内内保保持持不不变变；如如果果为为递递进进(ramped)选选项项，则则载载荷荷值值由由上上一一载载荷荷步步值值到到本本载载荷荷步值随每一子步线性变化。步值随每一子步线性变化。Command:KBCGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTime-TimeStep/TimeandSubstps19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)b.非线性选项非线性选项迭迭代代次次
27、数数：本本选选项项设设置置每每一一子子步步允允许许的的最最多多的的迭迭代代次数。默认值为次数。默认值为25，对大数热分析问题足够。，对大数热分析问题足够。Command:NEQITGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-NolinearEquilibriumIter19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)自自动动时时间间步步长长:对对于于非非线线性性问问题题，可可以以自自动动设设定定子步间载荷的增长，保证求解的稳定性和准确性。子步间载荷的增长，保证求解的稳定性和准确性。Command:AUTOTSGUI: Main MenuSolution-Load Step
28、 Opts-Time/FrequencTime-TimeStep/TimeandSubstps19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)收收敛敛误误差差：可可根根据据温温度度、热热流流率率等等检检验验热热分分析析的收敛性。的收敛性。Command:CNVTOLGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearConvergenceCrit19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)求求解解结结束束选选项项：如如果果在在规规定定的的迭迭代代次次数数内内，达达不不到到收收敛敛，ANSYS可可以以停停止止求求解解或或到到下下一一载载荷荷步继续求解。步继
29、续求解。Command:NCNVGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearCriteriatoStop19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)线线性性搜搜索索：设设置置本本选选项项可可使使ANSYS用用Newton-Raphson方法进行线性搜索。方法进行线性搜索。Command:LNSRCHGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearLineSearch19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)预预测测矫矫正正：本本选选项项可可激激活活每每一一子子步步第第一一次次迭迭代代对自由度求解的
30、预测矫正。对自由度求解的预测矫正。Command:PREDGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearPredictor19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)c.输出控制输出控制控控制制打打印印输输出出：本本选选项项可可将将任任何何结结果果数数据据输输出出到到*.out文件中。文件中。Command:OUTPRGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-OutputCtrlsSoluPrintout19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)控制结果文件控制结果文件：控制：控制*.rth的内容。的内容。C
31、ommand:OUTRESGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-OutputCtrlsDB/ResultsFile19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)确定分析选项确定分析选项a.Newton-Raphson选项选项(仅对非线性分析有用仅对非线性分析有用)Command:NROPTGUI:MainMenuSolutionAnalysisOptions19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)b.选择求解器选择求解器：可选择如下求解器中一个进行求解：可选择如下求解器中一个进行求解：Frontalsolver(默认）默认）JacobiConjuga
32、teGradient(JCG)solverJCGout-of-memorysolver Incomplete Cholesky Conjugate Gradient(ICCG)solverPre-ConditionedConjugateGradientSolver(PCG)Iterative(automaticsolverselectionoption)19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)Command:EQSLVGUI:MainMenuSolutionAnalysisOptions注注意意：热热分分析析可可选选用用Iterative选选项项进进行行快快速速求求解解，但但如下情况除外
33、：如下情况除外：热分析包含热分析包含SURF19或或SURF22或超单元；或超单元；热辐射分析；热辐射分析；相变分析相变分析需要需要restartananalysis19.11.4施加载荷计算施加载荷计算(续续)c.确确定定绝绝对对零零度度：在在进进行行热热辐辐射射分分析析时时，要要将将目目前前的的温温度度值值换换算算为为绝绝对对温温度度。如如果果使使用用的的温温度度单单位位是是摄摄氏氏度度，此此值值应应设设定定为为273；如如果果使使用用的的是是华华氏度，则为氏度，则为460。Command:TOFFSTGUI:MainMenuSolutionAnalysisOptions19.11.4施加
34、载荷计算施加载荷计算(续续)保存模型保存模型:点击点击ANSYS工具条工具条SAVE_DB。求解求解Command:SOLVEGUI:MainMenuSolutionCurrentLS19.11.5后处理后处理uANSYS将将热热分分析析的的结结果果写写入入*.rth文文件件中中，它它包含如下数据：包含如下数据：基本数据：基本数据：节点温度节点温度导出数据：导出数据：节点及单元的热流密度节点及单元的热流密度节点及单元的热梯度节点及单元的热梯度单元热流率单元热流率节点的反作用热流率节点的反作用热流率其它其它19.11.5后处理后处理(续续)对对于于稳稳态态热热分分析析，可可以以使使用用POST1
35、进进行行后后处处理理，进进入入POST1后，读入载荷步和子步：后，读入载荷步和子步：Command:SETGUI: Main MenuGeneral Postproc-Read Results-ByLoadStep19.11.5后处理后处理(续续)可可以以通通过过如如下下三三种种方方式式查看结果：查看结果：彩色云图显示彩色云图显示Command:PLNSOL,PLESOL,PLETAB等等GUI:MainMenuGeneral PostprocPlotResultsNodalSolu, Element Solu,ElemTable19.11.5后处理后处理(续续)v对对3-D实实体体模模型型绘
36、绘制制云云图图时时，选选项项isosurfaces(等等值值面面)是是非非常常有有用用的的.用用/CTYPE命命令令或或UtilityMenuPlotCtrlsStyleContoursContourStyle.19.11.5后处理后处理(续续) 矢矢量量图图显示显示Command:PLVECTGUI: Main Menu GeneralPostprocPlotResultsPre-definedorUserdefined19.11.5后处理后处理(续续)列表显示列表显示Command:PRNSOL,PRESOL,PRRSOL等等GUI:MainMenuGeneralPostprocListR
37、esultsNodalSolu, Element Solu,ReactionSolu19.11.5后处理后处理(续续)v检查结果是否正确检查结果是否正确v温度是否在预期的范围内温度是否在预期的范围内?在指定温度和热流边界的基础上，估计预期的范围在指定温度和热流边界的基础上，估计预期的范围v网格大小是否满足精度网格大小是否满足精度?和和受受力力分分析析一一样样，可可以以画画出出非非均均匀匀分分布布的的温温度度梯梯度度(单单元元解解)并并找找出出高高梯梯度度的的单单元元.这这些些区区域域可可作作为为重新定义网格时的参考重新定义网格时的参考若若节节点点温温度度梯梯度度（平平均均的的）和和单单元元温温
38、度度梯梯度度（非非平平均的）之间的差别很大，则可能是网格划分太粗糙均的）之间的差别很大，则可能是网格划分太粗糙19.12练习练习-稳态传热分析稳态传热分析某某一一潜潜水水艇艇可可以以简简化化为为一一圆圆筒筒，它它由由三三层层组组成成，最最外外面面一一层层为为不不锈锈钢钢，中中间间为为玻玻纤纤隔隔热热层层，最最里里面面为为铝铝层层，筒筒内内为为空空气气，筒筒外外为为海海水水，求求内内外外壁面温度及温度分布。壁面温度及温度分布。几何参数几何参数：筒外径：筒外径30feet总壁厚总壁厚2inch不锈钢层壁厚不锈钢层壁厚0.75inch玻纤层壁厚玻纤层壁厚1inch铝层壁厚铝层壁厚0.25inch筒长
39、筒长200feet导热系数导热系数：不锈钢：不锈钢8.27BTU/hr.ft.oF玻纤玻纤0.028 BTU/hr.ft.oF铝铝117.4 BTU/hr.ft.oF19.12.1边界条件边界条件边界条件边界条件：空气温度空气温度70oF海水温度海水温度44.5oF空气对流系数空气对流系数2.5BTU/hr.ft2.oF海水对流系数海水对流系数80BTU/hr.ft2.oF沿沿垂垂直直于于圆圆筒筒轴轴线线作作横横截截面面，得得到到一一圆圆环环，取取其其中中1度度进进行行分分析，如图示。析，如图示。19.12.2log文件文件/filename,Steady1/title,Steady-stat
40、ethermalanalysisofsubmarine/units,BFTRo=15!外径外径(ft)Rss=15-(0.75/12) !不锈钢层内径不锈钢层内径ft)Rins=15-(1.75/12)!玻璃纤维层内径玻璃纤维层内径(ft)Ral=15-(2/12)!铝层内径铝层内径(ft)Tair=70!潜水艇内空气温度潜水艇内空气温度Tsea=44.5!海水温度海水温度Kss=8.27!不不锈锈钢钢的的导导热热系系数数(BTU/hr.ft.oF)Kins=0.028 !玻玻 璃璃 纤纤 维维 的的 导导 热热 系系 数数 (BTU/hr.ft.oF)19.12.2log文件文件(续续)Ka
41、l=117.4!铝的导热系数铝的导热系数(BTU/hr.ft.oF)Hair=2.5!空空气气的的对对流流系系数数(BTU/hr.ft2.oF)Hsea=80!海海水水的的对对流流系系数数(BTU/hr.ft2.oF)/prep7et,1,plane55!定义二维热单元定义二维热单元mp,kxx,1,Kss!设定不锈钢的导热系数设定不锈钢的导热系数mp,kxx,2,Kins!设定玻璃纤维的导热系数设定玻璃纤维的导热系数mp,kxx,3,Kal!设定铝的导热系数设定铝的导热系数pcirc,Ro,Rss,-0.5,0.5!创建几何模型创建几何模型pcirc,Rss,Rins,-0.5,0.5pci
42、rc,Rins,Ral,-0.5,0.5aglue,all19.12.2log文件文件(续续)numcmp,arealesize,1,16!设定划分网格密度设定划分网格密度lesize,4,4lesize,14,5lesize,16,2eshape,2!设定为映射网格划分设定为映射网格划分mat,1amesh,1mat,2amesh,2mat,3amesh,319.12.2log文件文件(续续)/SOLUSFL,11,CONV,HAIR,TAIR!施加空气对流边界施加空气对流边界SFL,1,CONV,HSEA,TSEA!施加海水对流边界施加海水对流边界SOLVE/POST1PLNSOL！输出温
43、度彩色云图输出温度彩色云图finish19.12.3菜单操作菜单操作菜单操作菜单操作:1.UtilityMenuFilechangejobname,输入输入Steady1；2.Utility MenuFilechange title,输输 入入 Steady-statethermalanalysisofsubmarine；3.在命令行输入在命令行输入:/units,BFT；4.MainMenu:Preprocessor；19.12.3菜单操作菜单操作(续续)5.Main Menu: PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete ,选选 择择PLANE55；6.M
44、ain Menu: Preprocessor Material Prop -Constant-Isotropic,默默认认材材料料编编号号为为1,在在KXX框框中中输输入入8.27,选选择择APPLY,输输 入入 材材 料料 编编 号号 为为 2,在在KXX框框中中输输入入0.028,选选择择APPLY,输输入入材材料料编编号号为为3,在在KXX框框中中输输入入117.4；19.12.3菜单操作菜单操作(续续)7.MainMenu:Preprocessor-Modeling-Create-Areas-CircleByDimensions在在RAD1中中输输入入15,在在RAD2中中输输入入15
45、-(.75/12),在在THERA1中中输输入入-0.5,在在THERA2中中输输入入0.5,选择选择APPLY;在在RAD1中中输输入入15-(.75/12),在在RAD2中中输输入入15-(1.75/12),选择选择APPLY;在在RAD1中中输输入入15-(1.75/12),在在RAD2中中输输入入15-2/12,选择选择OK；19.12.3菜单操作菜单操作(续续)8.Main Menu: Preprocessor-Modeling-Operate-Booleane-GlueArea,选择选择PICKALL；19.12.3菜单操作菜单操作(续续)9.MainMenu:Preprocess
46、or-Meshing-SizeContrls-Lines-PickedLines选选择择不不锈锈钢钢层层短短边边,在在NDIV框框中中输输入入4,选选择择APPLY;19.12.3菜单操作菜单操作(续续)选选择择玻玻璃璃纤纤维维层层的的短短边边,在在NDIV框框中中输输入入5,选选择择APPLY;选择铝层的短边选择铝层的短边,在在NDIV框中输入框中输入2,选择选择APPLY;选择四个长边选择四个长边,在在NDIV中输入中输入16；19.12.3菜单操作菜单操作(续续)10.MainMenu:Preprocessor-Attributes-DefinePickedArea选择不锈钢层选择不锈钢
47、层,在在MAT框中输入框中输入1,选择选择APPLY;选择玻璃纤维层选择玻璃纤维层,在在MAT框中输入框中输入2,选择选择APPLY;选择铝层选择铝层,在在MAT框中输入框中输入3,选择选择OK；19.12.3菜单操作菜单操作(续续)11.Main Menu: Preprocessor-Meshing-Mesh-Areas-Mapped3or4sided,选择选择PICKALL；19.12.3菜单操作菜单操作(续续)12.MainMenu:Solution-Loads-Apply-Thermal-ConvectionOnlines选选择择不不锈锈钢钢外外壁壁,在在VALI框框中中输输入入80,
48、在在VAL2I框框中输入中输入44.5,选择选择APPLY;19.12.3菜单操作菜单操作(续续)选选择择铝铝层层内内壁壁,在在VALI框框中中输输入入2.5,在在VAL2I框框中中输入输入70,选择选择OK；19.12.3菜单操作菜单操作(续续)13.MainMenu:Solution-Solve-CurrentLS；14.Main Menu: General PostprocPlot Results-ContourPlot-NodalSolu,选择选择Temperature。19.13ANSYSVerificationManual中关于稳态热分析的实例中关于稳态热分析的实例vVM58Cen
49、terline temperature of a heat generating wirevVM92Insulted wall temperaturevVM93Temperature dependent conductivityvVM94Heat generating platevVM95Heat transfer from a cooling spinevVM96Temperature distribution in a short solid cylindervVM97Temperature distribution along a straight finvVM98Temperature
50、 distribution along a tapered finvVM99Temperature distribution in a trapezoidal finvVM100Heat conductivity across a chimney section19.13ANSYSVerificationManual中关于稳态热分析的实例中关于稳态热分析的实例(续续)vVM101Temperature distribution in a short solid cylindervVM102Cylinder with temperature dependent conductivityvVM10
51、3Thin plate with a central heat sourcevVM105Heat generation coil with temperature dependent conductivityvVM108Temperature gradient across a solid cylindervVM118Centerline temperature of a heat generating wirevVM160Solid cylinder with harmonic temperature loadvVM161Heat flow from a insulated pipevVM1
52、62Cooling of a circular fin of rectangular profilevVM193Adaptive analysis of two-dimensional heat transfer with convection19.14瞬态传热分析瞬态传热分析瞬瞬态态热热分分析析用用于于计计算算一一个个系系统统随随时时间间变变化化的的温温度度场场及及其其它它热热参参数数。在在工工程程上上一一般般用用瞬瞬态态热热分分析析计计算算温温度场，并将之作为热载荷进行应力分析。度场，并将之作为热载荷进行应力分析。其其基基本本步步骤骤与与稳稳态态热热分分析析类类似似。主主要要的的区区别别是
53、是瞬瞬态态热热分分析析中中的的载载荷荷是是随随时时间间变变化化的的。为为了了表表达达随随时时间间变变化化的的载载荷荷，首首先先必必须须将将载载荷荷时时间间曲曲线线分分为为载载荷荷步步。载载荷荷时时间间曲曲线线中中的的每每一一个个拐拐点点为为一一个个载载荷荷步步，如如下下图图所所示示。对对于于每每一一个个载载荷荷步步，必必须须定定义义载载荷荷值值及及时时间值，同时必须选择载荷步为渐变或阶越。间值，同时必须选择载荷步为渐变或阶越。19.14.1瞬态热分析中的单元、命令及步骤瞬态热分析中的单元、命令及步骤v瞬态热分析中使用的单元与稳态热分析相同。瞬态热分析中使用的单元与稳态热分析相同。v要要 了了
54、解解 每每 个个 单单 元元 的的 详详 细细 说说 明明 ， 请请 参参 阅阅ANSYSElementReferenceGuide。v要要 了了 解解 每每 个个 命命 令令 的的 详详 细细 功功 能能 ， 请请 参参 阅阅ANSYSCommandReferenceGuide。v瞬态热分析的步骤瞬态热分析的步骤建模建模加载求解加载求解后处理后处理19.14.2建模建模确定确定jobname、title、units,进入进入PREP7；定义单元类型并设置选项；定义单元类型并设置选项；如果需要，定义单元实常数；如果需要，定义单元实常数；定定义义材材料料热热性性能能：一一般般瞬瞬态态热热分分析析
55、要要定定义义导导热热系数、密度及比热；系数、密度及比热；建立几何模型；建立几何模型；对几何模型划分网格。对几何模型划分网格。关关 于于 建建 模模 及及 划划 分分 网网 格格 ， 请请 参参 阅阅 ANSYSModelingandMeshingGuide。19.14.3加载求加载求解解a、定义分析类型定义分析类型如果第一次进行分析，或重新进行分析如果第一次进行分析，或重新进行分析GUI: Main MenuSolutionAnalysis TypeNewAnalysisTransientCommand:ANTYPE,TRANSIENT,NEW19.14.3加载求解加载求解(续续)如如果果接接
56、着着上上次次的的分分析析继继续续进进行行(例例如如增增加加其其它它载载荷荷)GUI:MainMenuSolutionAnalysisTypeRestartCommand:ANTYPE,TRANSIENT,REST19.14.3加载求解加载求解(续续)b、获得瞬态热分析的初始条件获得瞬态热分析的初始条件定义均匀温度场定义均匀温度场如如果果已已知知模模型型的的起起始始温温度度是是均均匀匀的的，可可设设定定所所有有节节点初始温度点初始温度Command:TUNIFGUI: Main Menu Solution-Loads-SettingsUniformTemp19.14.3加载求解加载求解(续续)如
57、如果果不不在在对对话话框框中中输输入入数数据据，则则默默认认为为参参考考温温度度，参参考考温温度度的的值值默默认认为为零零，但但可可通通过过如如下下方方法法设设定定参参考考温度：温度：Command:TREFGUI:MainMenuSolution-Loads-SettingsReferenceTemp19.14.3加载求解加载求解(续续)注注意意：设设定定均均匀匀的的初初始始温温度度，与与如如下下的的设设定定节节点点的的温温度度(自由度自由度)不同不同Command:DGUI:MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-TemperatureOnNodes19.
58、14.3加载求解加载求解(续续)初初始始均均匀匀温温度度仅仅对对分分析析的的第第一一个个子子步步有有效效；而而设设定定节节点点温温度度将将保保持持贯贯穿穿整整个个瞬瞬态态分分析析过过程程，除除非非通通过下列方法删除此约束：过下列方法删除此约束：Command:DDELEGUI:MainMenuSolution-Loads-Delete-Thermal-TemperatureOnNodes19.14.3加载求解加载求解(续续)设定非均匀的初始温度设定非均匀的初始温度在瞬态热分析中，节点温度可以设定为不同的值：在瞬态热分析中，节点温度可以设定为不同的值：Command:ICGUI: Main Me
59、nu SolutionLoadsApply-InitialConditnDefine19.14.3加载求解加载求解(续续)如如果果初初始始温温度度场场是是不不均均匀匀的的且且又又是是未未知知的的，就就必必须须首首先先作作稳稳态态热热分分析析确确定定初初始始条件：条件：设设定定载载荷荷（如如已已知知的的温温度、热对流等）度、热对流等）将将时时间间积积分分设设置置为为OFF：Command:TIMINT,OFFGUI:MainMenuPreprocessorLoads-LoadStepOpts-Time/FrequencTimeIntegration19.14.3加载求解加载求解(续续)19.14
60、.3加载求解加载求解(续续)设设定定一一个个只只有有一一个个子子步步的的，时时间间很很小小的的载载荷荷步步(例例如如0.001)：Command:TIMEGUI:MainMenuPreprocessorLoads-LoadStepOpts-Time/FrequencTimeandSubstps19.14.3加载求解加载求解(续续)写入载荷步文件：写入载荷步文件：Command:LSWRITEGUI:MainMenuPreprocessorLoadsWriteLSFile或先求解：或先求解：Command:SOLVEGUI:MainMenuSolutionSolveCurrentLS注注意意：在
61、在第第二二载载荷荷步步中中，要要删删去去所所有有设设定定的的温温度度，除除非这些节点的温度在瞬态分析与稳态分析相同。非这些节点的温度在瞬态分析与稳态分析相同。19.14.3加载求解加载求解(续续)c、设定载荷步选项设定载荷步选项、普通选项、普通选项v时时间间：本本选选项项设设定定每每一一载载荷荷步步结结束束时时的的时时间：间：Command:TIMEGUI:MainMenuSolution-Load StepOpts-Time/FrequencTimeandSubstps19.14.3加载求解加载求解(续续)c、设定载荷步选项设定载荷步选项普通选项普通选项v每个载荷步的载荷子步数，或时间增量每
62、个载荷步的载荷子步数，或时间增量对对于于非非线线性性分分析析，每每个个载载荷荷步步需需要要多多个个载载荷荷子子步步。时时间间步步长长的的大大小小关关系系到到计计算算的的精精度度。步步长长越越小小，计计算算精精度度越越高高，同同时时计计算算的的时时间间越越长长。根根据据线线性性传传导导热热传传递递，可可以以按按如如下下公公式式估估计计初初始始时时间间步步长长：ITS=2/4其其中中为为沿沿热热流流方方向向热热梯梯度度最最大大处处的的单单元元的的长长度度，为为导导温温系系数数，它它等等于于导导热热系系数数除除以以密密度度与与比比热热的的乘积（乘积（k/c)。Command:NSUBSTorDELT
63、IMGUI: Main Menu Solution-Load Step Opts-Time/FrequencTimeandSubstps19.14.3加载求解加载求解(续续)如如果果载载荷荷在在这这个个载载荷荷步步是是恒恒定定的的，需需要要设设为为阶阶越越选选项项；如如果果载载荷荷值值随随时时间间线线性性变变化化，则则要要设定为渐变选项：设定为渐变选项：Command:KBCGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTimeandSubstps19.14.3加载求解加载求解(续续)非线性选项非线性选项v迭迭代代次次数数：每每个个子子步步默默认
64、认的的次次数数为为25，这这对对大大多多数非线性热分析已经足够。数非线性热分析已经足够。Command:NEQITGUI: Main Menu Solution-Load step opts NonlinearEquilibriumIter19.14.3加载求解加载求解(续续)v自自动动时时间间步步长长：本本选选项项为为ON时时，在在求求解解过过程程中将自动调整时间步长。中将自动调整时间步长。Command:AUTOTSGUI:MainMenuSolution-Load StepOpts-Time/FrequencTimeandSubstps19.14.3加载求解加载求解(续续)v时时间间积积
65、分分效效果果：如如果果将将此此选选项项设设定定为为OFF，将进行稳态热分析。将进行稳态热分析。Command:TIMINTGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTimeIntegration19.14.3加载求解加载求解(续续)输出选项输出选项控控制制打打印印输输出出：本本选选项项可可将将任任何何结结果果数数据据输出到输出到*.out文件中文件中Command:OUTPRGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-OutputCtrlsSoluPrintout19.14.3加载求解加载求解(续续)控制结果文
66、件：控制结果文件：控制控制*.rth的内容的内容Command:OUTRESGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-OutputCtrlsDB/ResultsFile存盘求解存盘求解19.14.4后处理后处理ANSYS提供两种后处理方式：提供两种后处理方式：POST1，可可以以对对整整个个模模型型在在某某一一载载荷荷步步(时时间间点点)的结果进行后处理；的结果进行后处理；Command:POST1GUI:MainMenuGeneralPostproc.POST26，可可以以对对模模型型中中特特定定点点在在所所有有载载荷荷步步(整个瞬态过程整个瞬态过程)的结果
67、进行后处理。的结果进行后处理。Command:POST26GUI:MainMenuTimeHistPostproc19.14.4后处理后处理(续续)1、用、用POST1进行后处理进行后处理进进入入POST1后后，可可以以读读出出某某一一时时间间点点的的结结果：果：Command:SETGUI:MainMenuGeneralPostprocReadResultsByTime/Freq如如果果设设定定的的时时间间点点不不在在任任何何一一个个子子步步的的时时间间点点上上，ANSYS会进行线性插值。会进行线性插值。此外还可以读出某一载荷步的结果：此外还可以读出某一载荷步的结果：GUI:MainMenu
68、GeneralPostprocReadResultsByLoadStep然然后后就就可可以以采采用用与与稳稳态态热热分分析析类类似似的的方方法法，对对结结果果进进行行彩彩色色云云图图显显示示、矢矢量量图图显显示示、打打印印列列表表等等后后处理。处理。19.14.4后处理后处理(续续)2、用、用POST26进行后处理进行后处理首先要定义变量：首先要定义变量：Command:NSOLorESOLorRFORCEGUI:MainMenuTimeHistPostprocDefineVariables19.14.4后处理后处理(续续)然后就可以绘制这些变量随时间变化的曲线：然后就可以绘制这些变量随时间变
69、化的曲线：Command:PLVARGUI:MainMenuTimeHistPostprocGraphVariables19.14.4后处理后处理(续续)或列表输出：或列表输出：Command:PRVARGUI:MainMenuTimeHistPostprocListVariables此此外外，POST26还还提提供供许许多多其其它它功功能能，如如对对变变量量进进行行数学操作等数学操作等19.15相变问题相变问题vANSYS热热分分析析最最强强大大的的功功能能之之一一就就是是可可以以分分析析相相变变问问题题，例例如如凝凝固固或或熔熔化化等等。含含有有相相变变问问题题的的热热分分析析是一个非线性
70、的瞬态的问题。是一个非线性的瞬态的问题。v相相变变问问题题需需要要考考虑虑熔熔融融潜潜热热，即即在在相相变变过过程程吸吸收收或或释释放放的的热热量量。ANSYS通通过过定定义义材材料料的的焓焓随随温温度度变变化化来考虑熔融潜热来考虑熔融潜热(如图所示如图所示)。焓焓的单位是的单位是J/m3，是密度与比热的乘积对温度的积分是密度与比热的乘积对温度的积分19.15相变问题相变问题(续续)求求解解相相变变问问题题，应应当当设设定定足足够够小小的的时时间间步步长长，并并将自动时间步长设置为将自动时间步长设置为ON；v选选用用低低阶阶的的热热单单元元，例例如如PLANE55或或SOLID70。如如 果果
71、 必必 须须 选选 用用 高高 阶阶 单单 元元 ， 请请 将将 单单 元元 选选 项项KEYOPT(1)设置为设置为1:Command:keyopt(1)=1GUI: Main MenuPrepocessorElement Type Add/Edit/Delete Options -Specific heatmatrix-Diagonalized19.15相变问题相变问题(续续)v在在设设定定瞬瞬态态积积分分参参数数时时，请请将将THETA值值设设置置为为1(默认为默认为0.5):Command:TINTPGUI:MainMenuSolution-LoadandStepOpts-Time/F
72、requenceTimeintergrationTHETA19.15相变问题相变问题(续续)v线性搜索将有助于加速相变问题的求解。线性搜索将有助于加速相变问题的求解。Command:LNSRCHGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-NonlinearLineSearch19.16练习练习-瞬态传热分析瞬态传热分析一一个个30公公斤斤重重、温温度度为为70的的铜铜块块,以以及及一一个个20公公斤斤重重、温温度度为为80的的铁铁块块，突突然然放放入入温温度度为为20、盛盛满满了了300升升水水的的、完完全全绝绝热热的的水水箱箱中中,如如图图所所示示。过过了了一
73、一个个小小时时，求求铜铜块块与与铁铁块的最高温度块的最高温度(假设忽略水的流动假设忽略水的流动)。材料热物理性能如下材料热物理性能如下:热性能热性能单位制单位制铜铜铁铁水水导热系数导热系数W/m383700.61密度密度Kg/m388897833996比热比热J/kg390448418519.16练习练习-瞬态传热分析瞬态传热分析(续续)19.16.1log文件文件/filename,transient1/title,ThermalTransientExercise1!进入前处理进入前处理/prep7et,1,plane77!定义单元类型定义单元类型mp,kxx,1,383!定义材料热性能参数
74、定义材料热性能参数mp,dens,1,8889!1铜，铜，2铁，铁，3水水mp,c,1,390mp,kxx,2,70mp,dens,2,7837mp,c,2,448mp,kxx,3,0.61mp,dens,3,996mp,c,3,418519.16.1log文件文件(续续)rectnag,0,0.6,0,0.5!创建几何实体创建几何实体rectang,0.15,0.225,0.225,0.27rectang,0.6-0.2-0.058,0.6-0.2,0.225,0.225+0.044aovlap,all!布尔操作布尔操作/pnum,area,1aplotaatt,1,1,1!划分网格划分网格
75、eshape,2esize,0.02amesh,2aatt,2,1,1amesh,3aatt,3,1,1eshape,3esize,0.05amesh,419.16.1log文件文件(续续)/pnum,mat,1eplotfinish!加载求解加载求解/soluantype,transtimint,off!先作稳态分析先作稳态分析,确定初始条件确定初始条件time,0.01!设定只有一个子步的时间很小的载荷步设定只有一个子步的时间很小的载荷步deltim,0.01esel,s,mat,3nsle,sd,all,temp,20esel,s,mat,2nsle,sd,all,temp,8019.1
76、6.1log文件文件(续续)esel,s,mat,1nsle,sd,all,temp,70allselsolve!得到初始温度分布得到初始温度分布time,3600!进行瞬态分析进行瞬态分析timint,on!打开时间积分打开时间积分deltim,26,2,200!设置时间步长，最大及最小时间步长设置时间步长，最大及最小时间步长autots,on!打开自动时间步长打开自动时间步长ddelet,all,temp!删除稳态分析中定义的节点温度删除稳态分析中定义的节点温度outres,all,1 !将每个子步的值写入数据库文件将每个子步的值写入数据库文件solvefinishsave19.16.1l
77、og文件文件(续续)!进入进入POST26后处理后处理/post26solu,2,dtime,dtime!2每一子步采用的时间步长每一子步采用的时间步长nsol,3,node(0.1875,0.2475,0),temp,T_Copper!3铜块的中心点铜块的中心点nsol,4,node(0.371,0.247,0),temp,T_Iron!4铁块的中心点铁块的中心点nsol,5,node(30,0,0),temp,T_H2O_Bot!5水箱的底部水箱的底部nsol,6,node(30,50,0),temp,T_H2O_Top!6水箱的顶部水箱的顶部nsol,7,node(0,25,0),tem
78、p,T_H2O_Left!7水箱的左部水箱的左部nsol,8,node(60,25,0),temp,T_H2O_Right !8水箱的右部水箱的右部Plvar,2plvar,3,4,5,6,7,8finish19.16.1log文件文件(续续)!进入进入POST1后处理后处理/post1!设设置置为为最最后后一一个个载载荷荷子子步步set,lastesel,s,mat,1nsle,splnsol,tempesel,s,mat,2nsle,splnsol,tempfinish19.16.2菜单操作菜单操作1、UtilityMenu:FileChangeJobname,输输入入文文件名件名Tran
79、sient1；2、UtilityMenu:FileChangeTitle,输输入入ThermalTransientExercise1；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)3、MainMenuPreprocessor，进入前处理；进入前处理；4、 Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete,选择单元选择单元plane77；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)5、 Main MenuPreprocessorMaterial PropsIsotropic,定定义义材材料料1（铜铜）的的KXX等等于于383、DENS等于等于8889、C等于等于
80、1390；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)6、Main MenuPreprocessorMaterial PropsIsotropic,定定义义材材料料2（铁铁）的的KXX等等于于70、DENS等于等于7837、C等于等于448；7、Main MenuPreprocessorMaterial PropsIsotropic,定定义义材材料料3（水水）的的KXX等等于于0.61、DENS等于等于996、C等于等于4185；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)8、MainMenuPreprocessor-Modeling-Create-Areas-RetangleByDimensions输入
81、输入X1=0,Y1=0,X2=0.6,Y2=0.5,选择选择Apply;19.16.2菜单操作菜单操作(续续)输输入入X1=0.15,Y1=0.225,X2=0.225,Y2=0.27,选选择择Apply;输输 入入 X1=0.6-0.2-0.058, Y1=0.225, X2=0.6-0.2,Y2=0.225+0.044,选择选择OK.19.16.2菜单操作菜单操作(续续)9、MainMenuPreprocessor-Modeling-OperateBooleansOverlap,选择选择PickAll；10、UtilityMenu:PlotctrlsNumberingAreas,on；11
82、、UtilityMenu:PlotAreas；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)12、 MainMenuPreprocessor-Attributes-Define-AllAreas,选择材料选择材料1；13、Main MenuPreprocessorMeshing-Size Cntrls-Manualsize-Global-Size,输入单元大小输入单元大小0.02；14、 MainMenuPreprocessorMeshing-Mesh-Areas-Mapped3or4sided,选择铜块；选择铜块；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)15、MainMenuPreprocessor-
83、Attributes-Define-AllAreas,选择材料选择材料2；16、MainMenuPreprocessorMeshing-Mesh-Areas-Mapped3or4sided,选择铁块；选择铁块；17、MainMenuPreprocessor-Attributes-Define-AllAreas,选择材料选择材料3；18、 MainMenuPreprocessorMeshing-SizeCntrls-Manualsize-Global-Size,输输入入单单元大小元大小0.05；19、MainMenuPreprocessorMeshing-Mesh-Areas-Free,选择水箱
84、；选择水箱；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)19.16.2菜单操作菜单操作(续续)20、UtilityMenuPlotArea；21、MainMenuSolution，进入加载求解；进入加载求解；22、 Main MenuSolution-Analysis Type-NewAnalysis,选择选择Transient，定义为瞬态分析；定义为瞬态分析；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)23、 MainMenuSolution-LoadStepOptsTime/FrenquencTimeIntegration,TIMINT,off，首先进行稳态分析；首先进行稳态分析；19.16.2菜单操
85、作菜单操作(续续)24、 MainMenuSolution-LoadStepOptsTime/FrenquencTime-Time Step，设设定定TIME为为0.01、DELTIM也为也为0.01；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)25、UtilityMenu:SelectElementmat,输输入入3,选选择择Apply,选择选择NodesAttachedto,选择选择Element；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)26、MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-TemperatureOn Nodes, 选选 择择 PickAll,输入输入20
86、；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)27、UtilityMenu:SelectElementmat,输输入入2,选选择择Apply,选择选择NodesAttachedto,选择选择Element；28、MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-TemperatureOn Nodes, 选选 择择 PickAll,输入输入80；29、UtilityMenu:SelectElementmat,输输入入1,选选择择Apply,选择选择NodesAttachedto,选择选择Element；30、MainMenuSolution-Loads-Apply-Therma
87、l-TemperatureOn Nodes, 选选 择择 PickAll,输入输入70；31、UtilityMenu:SelectEverything19.16.2菜单操作菜单操作(续续)19.16.2菜单操作菜单操作(续续)32、MainMenuSolution-Solve-CurrentLS33、 MainMenuSolution-LoadStepOptsTime/FrenquencTime-TimeStep， 设设 定定TIME=3600,DELTIM=26,最最小小、最最大大时时间间步步长分别为长分别为2,200,将将Autots设置为设置为ON；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)
88、34、 MainMenuSolution-LoadStepOptsTime/FrenquencTime Integration, 将将TIMINT设置为设置为ON；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)35、MainMenuSolution-Loads-Delete-Thermal-TemperatureOnNodes,选选择择PickAll，删除稳态分析定义的节点温度；删除稳态分析定义的节点温度；36、MainMenuSolution-LoadStepOptsOutputCtrls-DB/Results,选择选择EverySubsteps；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)37、Main
89、MenuSolution-Solve-CurrentLS；38、MainMenuTimeHistPostPro，进入进入POST26；39、MainMenuTimeHistPostProDefineVariablesAddSolutionsummary，在在Userspecifiedlabel框框中中输输入入dtime，选选择择SolutionItemsStepTime，选选择择OK，AddNodalDOFresult，在在Nodenumber框框中中输输入入node(0.1875,0.2475,0),在在Userspecifiedlabel框框中中输输入入T_Copper，同同样样输输入入其
90、其它节点；它节点；19.16.2菜单操作菜单操作(续续)40、MainMenuTimeHistPostProGraphVirables,输输入变量代号，显示各变量随时间变化的曲线；入变量代号，显示各变量随时间变化的曲线；41、MainMenuGeneralPostproc，进入进入POST1；42、 Main MenuGeneral Postproc-Read Results-Lastset43、UtilityMenuSelectElementmat，输输入入1，选选择择Apply，NodesAttachto，选择选择Element,OK;44、MainMenuGeneralPostprocPlotresultNodalSolution，选择选择temperature;45、UtilityMenuSelectElementmat，输输入入2，选选择择Apply，NodesAttachto，选择选择Element,OK;46、MainMenuGeneralPostprocPlotresultNodalSolution，选择选择temperature;
