ANSY宝应扇哦 H口TM口LD.G口M 热与电学高 fKEYVIU/mETH) Prefereace foP CI Filterday Indiidual discipline(a) to chew is the Cut PLOIRN CPD B位 sast ia-NodaI Hinh Freguency Dtaciplinn opti o mEthed mEthed Electr. Cancel 图1-2过滤图形用广界面 缊示《所谓“过滤”是指简化图形用户界面、即只显示与所选关键字相关的内容。比如 选择了 Theral关键字、那么在单元类型库中,将只提供与热分析相关的单元类型 12 ANSYS如何进行热分析 ANSYS是如何进行热分析计算的呢?实际上,其基木原理是先将所处圳的对象划分成 有限个单元(包含若节点),然后棂据能量恒原理求解一定边界条件和初始条件下紆一节 点欠的热平衡方稈,由此计算出各节点温度,继而进步求解出其他相关量 缇示《关于边界条仹和初始条件请参考第2章“热分析基础知识” 以 PLANE55单元为例,该单元为四节点四边形单元,如图1-3所示。四边形中任意 点的温度被离散到四个顶点中.即用7、T、7和需m四个温度值来表示单元中的温度 场 7=f(1,1冫、Tk、Tn) 图1-3 PLANE5单
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HotMo-B:9aM 9. 第1章概述 对于图14所示具有一定边界的区域,被划分成了有限个 PLANE5单元。每节点都 有对应的数字序号1、2、3等:每一单元也有其相应的编号①、②、③等。各相邻单元之间 通过公共顶点相互关联。 ⑥ 图14具有一定边界的域被划分成了有限个 PLANE55单元 总的来说,单元划分得趁小,计算精度就越高。但根据具体情况可以灵活地改变单元的 尺寸。比如,在形状复杂或湿度变化剧烈的地方把单元划分得小一些:而在其余地方则可将 单元适当划分大-些。这样,我们无须增加单元和节点数即可提高计算精度 缰示《根据求解问题的需要,单元的形状可能是杆状、三角形、四面体、六面体等。请 参考第3.2节“稳态热分析单元”,和第5.2节“辐射热分析常用单元”。 13耦合场分析 ANSYS不仅能解决纯粹的热分析问题,还能解决与热相关的其他诸多问题,如热应 力、热一电、热—磁等。我们称这类涉及两个或多个物理场相互作用问题为耦合场分析。 ANSYS提供了两种分析耦合场的沄:直接耦合与间接积合 1.3.1直接耦合法 直接耦合解法的耦合单元包含所有必须的闩由度,仅仪通过次求解就能得出耦合场分 析结果。这种方法实际上是通过计算包含所有必须项的单元矩阵或单元线荷向量来实现的 下面列出了所有与热分析相关的耦合场单元。 PLANE13 维度:2-D 耦合场:热一应力 节点数:4 自由度:温度、结构位移、电势、欠量磁位 CONTACT48 维度:2D 耦合场:热-应力 节点数:3 臼由度:温度、结构位移
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x,∵ HOTMOLD.caM 3YSE应圈 一热与包学筒 CONTACT49 维度:3-D 耦合场:热一应力 节点数:5 自巾度:温度、结构位移 FLUID66 维度:3-D 耦合场:热·流体 节点数:2或4 白山度:温度、压力 FLUIDII6 维度:3-D 耦合场:热一流体 节点数:2或4 自由度:温度、压力 SOLIDS 维度:3-D 耦合场:热一应力、热一电 节点数:8 白由度:温度、结构位移、电势、憾标势 SOLID98 维度:3-D 粳合场:热应力、热一电 节点数:10 臼由度:温度、结构位移、电势、矢垦磁位 PLANE67 维度:2-D 耦合场:热一电 节点数:4 自由度:温度、电势 LINK68 维度:3-D 耦合场:热一电 节点数:2 白山度:温度、电势 SOLlD69 维度:3-D 耦合场:热电 节点数:8 6
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的了 第1章概述 自由度:温度、电势 SHELL157 维度:3-D 耦合场:热一电 节点数:4 白由度:温度、电势 以单元SOLD5为例,可利用该单元直接计算庄于所施加的位移载荷引起的电压分作问 题,反之亦然。 1.32间接耦合法 问接耦合法又称序贯耦合法,通过把第一次场分析的结果作为第.次场分析的载荷来实 现两种场的耦合。例如热一应力耦合分析是将热分析得到的节点温度作为载荷施加在后序的 应力分析中来实现耦合的 图1-5为间接耦合法数据流图,先进行分析1的计算,产生的结果文件1。然后将其载 入到分析2中,进行计算后,最后形成结果文件2 邮分析1 分析2 结果 结果 文件1 文件 图1-5间接羈合法数据流图 示〖62节“热应力分析”将详细讲述如何用直接耦合法和间接耦合法求解热应力问 题 14图形用户界面与命令流 如前所述, ANSYS提供了图形用宀界面与命令流两种方式供用户选择。图形用广界面方式 易于操作,且界面友好,但修改起来比较麻烦,适合于初学者:命令流方式虽然修改起来很容易 但要求用户熟悉命令及其相关参数。这种方式适合于有一定 ANSYS基础和经验的用户。 为方便读者,本书在后面的章节中,凡涉及计算将同时列出这两种方法 对于习惯于图形用户界面的用户、若想了解与界面操作相对应的命令,可在完成 该操作后选择实用工具菜单中的List> Files>Log File,即可查到对应的命令
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H口TM口LDc口M 第2章 热分析基础知识 21三种基本传热方式 21.1传导 当物理内部存在温度差时,热量将从高温部分传递到低温鄙分;而且不同温度的物体相 互接触时热量会从高温物体传递到低温物体。这种热量传递的方式称为热传导。 图2-1热传导小意图 如图21所示,图中的左右两个表面均维持均匀温度,分别为Dm和T,且存在一定 温差(Tho>Tol),热量从左侧平面向右侧平面传递。且满足关系 e_KA( re-Told 式屮:Q为时问t内的传热量:K为热传导率;T为温度;A为平面面积;d为两平面之 间的距离。 这就是著名的傅立叶定律,又称导热基本定律。 212对流 对流是指温度不同的各部分流体之间发生相对运动所引起的热量传递方式。高温物 体(如暖气片)表面常常发生对流现象。这是因为扃温表曲附近的空气因受热而膨胀,密 度降低并向上流动。与此同时,密度较大的冷空气将下降并代替原来的受热空气,如图 2-2所示
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