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Ansys作业—瞬态热分析
问题描述
瞬态热分析实例1
长方形的板,几何参数及其边界条件如图3-6 所示。板的宽度为5cm,其中间有一个半径为1cm 的圆孔。板的初始温度为20℃,将其右侧突然置于温度为20℃且对流换热系数为100W/M2℃的流体中,左端置于温度为500℃的温度场,试计算:
(1)第1s 和第50s板内的温度分布情况。
(2)整个板在前50s内的温度变化过程。
(3)圆孔边缘A点处温度随时间变化曲线。

首先建立瞬态传热分析所需的有限元模型,选择单元。
(1) 选择热分析单元,操作如下:
GUI:Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete
在弹出的对话框中,单击Add。在单元类型库对话框中选择Plane55单元。单击OK。
命令:ET,1,PLANE55
(2) 定义材料属性
首先进入Define Material Model Behavior对话框,操作如下:
GUI:Main Menu > Preprocessor > Material Props
下面定义瞬态热分析所需的材料参数,如热传导率、比热容及材料密度:
定义热传导
GUI:Main Menu > Preprocessor > Material Props > Thermal > Conductivity > Isotropic
在弹出的定义材料热传导率对话框中的KXX 栏键入“5”。
命令:MPDATA,KXX,1,,5
定义比热容
GUI:Main Menu > Preprocessor > Material Props > Thermal > Specific Heat
在弹出的定义比热容对话框中的C栏键入“200”。
命令:MPDATA,C,1,,200
定义密度
GUI:Main Menu > Preprocessor > Material Props > Thermal > Density
在弹出密度定义对话框中的DENS栏键入“5000”。
命令:MPDATA,DENS,1,,5000
材料属性定义完毕.
(3)建立实体模型
根据本例所用模型,首先需要创建矩形,然后是圆,最后在矩形板中央减去(Substract)圆。下面介绍建立实体模型的操作:
创建矩形
命令:RECTNG,0,,0,
创建圆面
其操作如下:
GUI:Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Circle > By dimensions
在弹出对话框中,单击OK得到圆面。
命令:CYL4, , ,
相减
根据ANSYS建模过程中面序号赋值原理,直接可以肯定圆面序号为2,矩形序号为1,因此采用直接键入命令建实体模型:
命令:asba,1,2
图1 实体模型
(4) 设定网格尺寸并划分网格
图2 有限元模型

(1)选择分析类型
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Analysis Type > New Analysis
选择Transient 分析,单击OK。在弹出的子对话框中单击OK。
(2)定义初始条件
板的初始温度为20℃,设置初始温度操作如下:
GUI:Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Initial Condit'n > Define
在弹出的拾取对话框中,单击Pick All。弹出Define Initial Conditions对话框,
命令:IC,All,TEMP,20,
(3)定义热约束
定义对流边界
GUI:Utility Menu > Plot > lines
命令:LPLOT
定义对流载荷/边界首先进入Apply Conv on lines 对话框,操作如下:
GUI:Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Thermal > Convection > On Lines
在弹出对话框中,键入Film coefficient和Bulk Temperature值。
命令:SFL,L2,CONV,100, ,20,
定义稳态热边界
在边线上定义稳态热边界,操作如下:
GUI:Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Thermal > Temperature > On Lines
在弹出对话框中,键入边