ANSYS瞬态热分析课件

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1、第10讲ANSYS瞬态热分析西南交通大学材料学院ANSYS瞬态热分析课件稳态分析回顾10010010050010W/m.ANSYS瞬态热分析课件学习内容本讲介绍瞬态传热分析的知识，通过学习，使大家了解瞬态传热分析，并能对简单的问题进行求解。1、瞬态传热分析的定义、瞬态传热分析的定义2、瞬态热分析的单元及命令、瞬态热分析的单元及命令3、ANSYS瞬态热分析的主要步骤瞬态热分析的主要步骤4、建模、建模5、加载求解、加载求解6、后处理、后处理7、相变问题、相变问题练习练习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。ANSYS瞬态热分析课件瞬态分析步骤建模加载求解后

2、处理ANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤一：建模 确定jobname、title、units,进入PREP7； 定义单元类型并设置选项； 如果需要，定义单元实常数； 定义材料热性能：一般瞬态热分析要定义导热系数、密度及比热； 建立几何模型； 对几何模型划分网格。ANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解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GUI:MainMenuSolutionAnalysisTypeNewAnalysisTransientCommand:ANTYPE,TRANSIENT,NEWANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解a、定义分

3、析类型、定义分析类型 如果接着上次的分析继续进行（例如增加其它载荷）GUI:MainMenuSolutionAnalysisTypeRestartCommand:ANTYPE,TRANSIENT,RESTANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解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、定义均匀温度场如果已知模型的起始温度是均匀的，可设定所有节点初始温度Command:TUNIFGUI:MainMenuSolution-Loads-SettingsUniformTempANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解、定义均匀温度场如果不在对话框中输入数据，则默认为参考

4、温度，参考温度的值默认为零，但可通过如下方法设定参考温度：Command:TREFGUI:MainMenuSolution-Loads-SettingsReferenceTempGuidelinesANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解注意：设定均匀的初始温度，与如下的设定节点的温度(自由度)不同Command:DGUI:MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-TemperatureOnNodesGuidelinesANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解初始均匀温度仅对分析的第一个子步有效；而设定节点温度将保持贯穿整个瞬态分析过程，除非

5、通过下列方法删除此约束：Command:DDELEGUI: Main Menu Solution-Loads-Delete-Thermal-Temperature OnNodesANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解、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：Command:ICGUI:MainMenuSolutionLoadsApply-InitialConditnDefineGuidelinesANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解如果初始温度场是不均匀的且又是未知的，就必须首先作稳态热分析确定初始条件： 设定载荷（如已知的温度、热对流等） 将

6、时间积分设置为OFF：Command:TIMINT,OFFGUI:MainMenuPreprocessorLoads-LoadStepOpts-Time/FrequencTimeIntegrationANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解 设定一个只有一个子步的，时间很小的载荷步（例如0.001）：Command:TIMEGUI: Main Menu PreprocessorLoads-Load Step Opts-Time/FrequencTimeandSubstpsANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解 写入载荷步文件：Command:LSWRITEGUI:Main

7、MenuPreprocessorLoadsWriteLSFile或先求解：Command:SOLVEGUI:MainMenuSolutionSolveCurrentLS注意：在第二载荷步中，要删去所有设定的温度，除非这些节点的温度在瞬态分析与稳态分析相同。ANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解c、设定载荷步选项、设定载荷步选项、普通选项时间：本选项设定每一载荷步结束时的时间：Command:TIMEGUI: Main Menu Solution-Load Step Opts-Time/Frequenc Time andSubstpsANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解

8、 写入载荷步文件：Command:LSWRITEGUI:MainMenuPreprocessorLoadsWriteLSFile或先求解：Command:SOLVEGUI:MainMenuSolutionSolveCurrentLS注意：在第二载荷步中，要删去所有设定的温度，除非这些节点的温度在瞬态分析与稳态分析相同。ANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解c、设定载荷步选项、设定载荷步选项、普通选项时间：本选项设定每一载荷步结束时的时间：Command:TIMEGUI: Main Menu Solution-Load Step Opts-Time/Frequenc Time and

9、SubstpsANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解c、设定载荷步选项、设定载荷步选项、普通选项每个载荷步的载荷子步数，或时间增量对于非线性分析，每个载荷步需要多个载荷子步。时间步长的大小关系到计算的精度。步长越小，计算精度越高，同时计算的时间越长。根据线性传导热传递，可以按如下公式估计初始时间步长：ITS=2/4其中为沿热流方向热梯度最大处的单元的长度，为导温系数，它等于导热系数除以密度与比热的乘积（k/c)。Command:NSUBSTorDELTIMGUI: Main Menu Solution-Load Step Opts- Time/Frequenc TimeandSub

10、stpsANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解如果载荷在这个载荷步是恒定的，需要设为阶越选项；如果载荷值随时间线性变化，则要设定为渐变选项：Command:KBCGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTimeandSubstpsGuidelinesANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解、非线性选项迭代次数：每个子步默认的次数为25，这对大多数非线性热分析已经足够。Command:NEQITGUI:MainMenuSolution-LoadstepoptsNonlinearEquilibriumIterANSYS瞬态

11、热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解、非线性选项自动时间步长：本选项为ON时，在求解过程中将自动调整时间步长。Command:AUTOTSGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTimeandSubstpsANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解、非线性选项时间积分效果：如果将此选项设定为OFF，将进行稳态热分析。Command:TIMINTGUI: Main Menu Solution-Load Step Opts- Time/Frequenc TimeIntegrationANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解、输

12、出选项 控制打印输出：本选项可将任何结果数据输出到*.out文件中Command:OUTPRGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-OutputCtrlsSoluPrintoutANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤二：加载求解、输出选项 控制结果文件：控制*.rth的内容Command:OUTRESGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-OutputCtrlsDB/ResultsFile、存盘求解ANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤三：后处理ANSYS提供两种后处理方式： POST1，可以对整个模型在某一载荷步（时间点）的结果进行后处

13、理；Command:POST1GUI:MainMenuGeneralPostproc. POST26，可以对模型中特定点在所有载荷步（整个瞬态过程）的结果进行后处理。Command:POST26GUI:MainMenuTimeHistPostprocANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤三：后处理1、用POST1进行后处理 进入POST1后，可以读出某一时间点的结果：Command:SETGUI:MainMenuGeneralPostprocReadResultsByTime/Freq如果设定的时间点不在任何一个子步的时间点上，ANSYS会进行线性插值。 此外还可以读出某一载荷步的结果：GUI

14、:MainMenuGeneralPostprocReadResultsByLoadStep然后就可以采用与稳态热分析类似的方法，对结果进行彩色云图显示、矢量图显示、打印列表等后处理。ANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤三：后处理2、用POST26进行后处理 首先要定义变量：Command:NSOLorESOLorRFORCEGUI:MainMenuTimeHistPostprocDefineVariablesANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤三：后处理 然后就可以绘制这些变量随时间变化的曲线：Command:PLVARGUI:MainMenuTimeHistPostprocGraphVa

15、riablesANSYS瞬态热分析课件瞬态热分析步骤三：后处理或列表输出：Command:PRVARGUI:MainMenuTimeHistPostprocListVariables此外，POST26还提供许多其它功能，如对变量进行数学操作等，请参阅ANSYSBasicAnalysisProceduresGuideANSYS瞬态热分析课件实例长和宽均为2000mm，厚为100mm，初始温度为20的钢板，放入温度为1120的加热炉内加热，其表面传热系数为125W/(m2.)，钢板的比热容为460J/kg.，密度7850kg/m3，热导率为50W/(m.)，计算钢板温度达到750时所经历的时间以及钢板的温度场分布。2000100ANSYS瞬态热分析课件ANSYS瞬态热分析课件