ansys的热分析有啥用

【转】 热-结构耦合分析

知识掌握篇 2009-05-31 14:09:19 阅读131 评论0 字号：大中小 订阅

热-结构耦合问题是结构分析中通常遇到的一类耦合分析问题.由于结构温度场的分 布不均会引起结构的热应力,或者结构部件在高温环境中工作,材料受到温度的影响会发 生性能的改变,这些都是进行结构分析时需要考虑的因素.为此需要先进行相应的热分析, 然后在进行结构分析.热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数,如 热量的获取或损失,热梯度,热流密度(热通量)等.本章主要介绍在ANSYS中进行稳 态,瞬态热分析的基本过程,并讲解如何完整的进行热-结构耦合分析. 21.1 热-结构耦合分析简介

热-结构耦合分析是指求解温度场对结构中应力,应变和位移等物理量影响的 分析类型.对于热-结构耦合分析,在ANSYS中通常采用顺序耦合分析方法,即 先进行热分析求得结构的温度场,然后再进行结构分析.且将前面得到的温度场作 为体载荷加到结构中,求解结构的应力分布.为此,首先需要了解热分析的基本知 识,然后再学习耦合分析方法. 21.1.1 热分析基本知识

ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程,用有限元法计算各节点的温 度

【转】 热-结构耦合分析

知识掌握篇 2009-05-31 14:09:19 阅读131 评论0 字号：大中小 订阅

热-结构耦合问题是结构分析中通常遇到的一类耦合分析问题.由于结构温度场的分 布不均会引起结构的热应力,或者结构部件在高温环境中工作,材料受到温度的影响会发 生性能的改变,这些都是进行结构分析时需要考虑的因素.为此需要先进行相应的热分析, 然后在进行结构分析.热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数,如 热量的获取或损失,热梯度,热流密度(热通量)等.本章主要介绍在ANSYS中进行稳 态,瞬态热分析的基本过程,并讲解如何完整的进行热-结构耦合分析. 21.1 热-结构耦合分析简介

热-结构耦合分析是指求解温度场对结构中应力,应变和位移等物理量影响的 分析类型.对于热-结构耦合分析,在ANSYS中通常采用顺序耦合分析方法,即 先进行热分析求得结构的温度场,然后再进行结构分析.且将前面得到的温度场作 为体载荷加到结构中,求解结构的应力分布.为此,首先需要了解热分析的基本知 识,然后再学习耦合分析方法. 21.1.1 热分析基本知识

ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程,用有限元法计算各节点的温 度

/PREP7

/TITLE,Steady-state thermal analysis of pipe junction

/UNITS,BIN ! 英制单位；Use U. S. Customary system of units (inches)

! /SHOW, ! Specify graphics driver for interactive run

ET,1,90 ! Define 20-node, 3-D thermal solid element MP,DENS,1,.285 ! Density = .285 lbf/in^3

MPTEMP,,70,200,300,400,500 ! Create temperature table

MPDATA,KXX,1,,8.35/12,8.90/12,9.35/12,9.80/12,10.23/12

! 指定与温度相对应的数据材料属性；导热系数；Define conductivity values

MPDATA,C,1,,.113,.117,.119,.1

ANSYS热分析指南

第一章 简 介

一、热分析的目的

热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量〕等。

热分析在许多工程应用中扮演重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。

二、ANSYS的热分析

? 在

ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、

ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五种产品中包含热分析功能,其中ANSYS/FLOTRAN不含相变热分析。

? ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的

温度，并导出其它热物理参数。

? ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。此外，还可

以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。

三、ANSYS 热分析分类

? 稳态传热：系统的温度场不随时间变化 ? 瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化

四、耦合分析

? 热－结构耦合 ? 热－流体耦合 ? 热－电耦合 ? 热－磁耦合

? 热－电－磁－结构耦合等

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ANSYS热分析指南

ANSYS热分析指南

第一章 简 介

一、热分析的目的

热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量〕等。

热分析在许多工程应用中扮演重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。

二、ANSYS的热分析

? 在

ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、

ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五种产品中包含热分析功能,其中ANSYS/FLOTRAN不含相变热分析。

? ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的

温度，并导出其它热物理参数。

? ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。此外，还可

以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。

三、ANSYS 热分析分类

? 稳态传热：系统的温度场不随时间变化 ? 瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化

四、耦合分析

? 热－结构耦合 ? 热－流体耦合 ? 热－电耦合 ? 热－磁耦合

? 热－电－磁－结构耦合等

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ANSYS热分析指南

ANSYS热分析指南

第一章 简 介

一、热分析的目的

热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量〕等。

热分析在许多工程应用中扮演重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。

二、ANSYS的热分析

? 在

ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、

ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五种产品中包含热分析功能,其中ANSYS/FLOTRAN不含相变热分析。

? ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的

温度，并导出其它热物理参数。

? ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。此外，还可

以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。

三、ANSYS 热分析分类

? 稳态传热：系统的温度场不随时间变化 ? 瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化

四、耦合分析

? 热－结构耦合 ? 热－流体耦合 ? 热－电耦合 ? 热－磁耦合

? 热－电－磁－结构耦合等

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ANSYS热分析指南

ANSYS热分析指南

目 录

第一章 简介……………………………………………………………………….1

一、热分析的目的…………………………………………………………1 二、ANSYS的热分析………………………………………………………1 三、ANSYS热分析分类……………………………………………………1 四、 耦合分析…………………………………………………………….1 第二章 基础知识…………………………………………………………………2

一、 符号与单位………………………………………………………….2 二、 传热学经典理论回顾………………………………………………2 三、 热传递的方式………………………………………………………3 四、 稳态传热……………………………………………………………3 五、 瞬态传热……………………………………………………………4 六、 线性与非线性………………………………………………………4 七、 边界条件、初始条件…………………………………………………4 八、 热分析误差估计……………………………………………………4 第三章 稳态传热分析……………………………………………………………5

一、 稳态传热的定义………

ANSYS热分析指南

第一章简介

1.1热分析的目的

热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，我们一般关心的参数有：

温度的分布

热量的增加或损失 热梯度 热流密度

热分析在许多工程应用中扮演着重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等等。通常在完成热分析后将进行结构应力分析，计算由于热膨胀或收缩而引起的热应力。 1.2ANSYS中的热分析

ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Professional、ANSYS/FLOTRAN四种产品中支持热分析功能。ANSYS热分析基于由能量守恒原理导出的热平衡方程，有关细节，请参阅《ANSYS Theory Reference》。ANSYS使用有限元法计算各节点的温度，并由其导出其它热物理参数。

ANSYS可以处理所有的三种主要热传递方式：热传导、热对流及热辐射。 1.2.1对流

热对流在ANSYS中作为一种面载荷，施加于实体或壳单元的表面。首先需要输入对流换热系数和环境流体温度，ANSYS将计算出通过表面的热流量。如果对流换热系数依赖于温度，可以定义温度表，以及在每一个温度点处的对流换热系数。

1.2.2辐射

ANSYS提供

基于ANSYS WORKBENCH的通电导线的热分析

本篇文章是关于ANSYS WORKBENCH的耦合场分析的一个例子。一根导线在通稳恒电流后会发热，这属于电-热耦合分析，例子本身很简单，只是说明WORKBENCH自带的耦合分析系统的使用。

【问题描述】

一根裸露导线，电阻为R，通过电流为I，需要计算电线中心温度和表面温度。

已知导线的长度为0.1米，截面半径为0.005米，导线的热传导率是60.5瓦每米摄氏度，电阻率是1.7e-1欧姆米，电流大小是20安培，环境温度是20摄氏度，导线裸露表面与空气的对流换热系数是5瓦特每平方米摄氏度。

（注：该题来自于《ANSYS 13.0 WORKBENCH数值模拟技术》，许京荆 编著） 【问题分析】

ANSYS WORKBENCH中自带热电分析系统，可以直接进行热电耦合分析。 使用过程与一般分析相同。 【求解过程】

1.打开ANSYS WORKBENCH14.5 2.创建热-电分析系统。

3.创建材料模型。

双击engineering data进入到工程数据中。

系统默认的钢材的热传导率和电阻率与已知条件相同，不需要修改。

退回到WB界面。 4.创建几何模型。

双击geometry进入到DM中，选择长

基于ANSYS WORKBENCH的通电导线的热分析

本篇文章是关于ANSYS WORKBENCH的耦合场分析的一个例子。一根导线在通稳恒电流后会发热，这属于电-热耦合分析，例子本身很简单，只是说明WORKBENCH自带的耦合分析系统的使用。

【问题描述】

一根裸露导线，电阻为R，通过电流为I，需要计算电线中心温度和表面温度。

已知导线的长度为0.1米，截面半径为0.005米，导线的热传导率是60.5瓦每米摄氏度，电阻率是1.7e-1欧姆米，电流大小是20安培，环境温度是20摄氏度，导线裸露表面与空气的对流换热系数是5瓦特每平方米摄氏度。

（注：该题来自于《ANSYS 13.0 WORKBENCH数值模拟技术》，许京荆 编著） 【问题分析】

ANSYS WORKBENCH中自带热电分析系统，可以直接进行热电耦合分析。 使用过程与一般分析相同。 【求解过程】

1.打开ANSYS WORKBENCH14.5 2.创建热-电分析系统。

3.创建材料模型。

双击engineering data进入到工程数据中。

系统默认的钢材的热传导率和电阻率与已知条件相同，不需要修改。

退回到WB界面。 4.创建几何模型。

双击geometry进入到DM中，选择长