Ansys作业相变分析

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1、Ansys作业相变分析实例9一1——圆柱试管中水结冰过程分析该算例将对E1柱试管中水給冰过程进行分析。如图9.6所贰在-个内径为20mm的圆柱形试管屮盛放若高度为50mm的纯净水.水的初始制度为O'C,坏境温度为・2(TC,水的顶面和侧面的表面传热系数为l2.5W/(nf・・C),试求在某•时刻(45分钟)试管中水的温度分布,以及在IT始后10分钟时冰和水的分布悄况。图9,6篠水认骨示总图木实例屈「•轴对称问题，可采用一细4节点半面热分析PIANE55单元进行育限九分析。假设0C的水结成0“C的冰需姿吸收4200J/(kg-*C)ffj热能。认怦I

2、冰的谢度分布通过定义焙fffllll线來实现，在后处理过程屮将温度分析结果映射到爭先定义好的路径上。步骤:(1)定义单元类型选择ThermalSolid和Quad4node5单元,单元属性选择Axisymmetric；定义材料属性：设置水的密度、导热率以及焙参数。MATERIALSENTHPREVIEWANDEC8201318:05:26ENTH-io0510TEMP水的焙参数变化曲线1ELEMENTSANDEC8201318:13:17(1)创建儿何模型，划分有限元网格X(2)施加初始温度，施加对流载荷ELEMENTSANDEC8201318:1

3、3:17(4)设置求解选项，显示沿半径方向的温度分布P0ST1STEF=1SUB=30TIME=2700PATHPLOTNOD1=1NOD2=2TRADDIST(5)显示温度场分布云图MNANANDEC9201312:26:09DEC9201312:37:17NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=30TI14E=2700TEMP(AVG)RSYS=0PowerGraphicsEFACET=1AVRES=2-£atSMN=-15.435Sl-fX=-12.609ZV=1DIST=.O275XF=.005YF=.025Z-BUFFER■吕吕吕3

4、-15.435-15.121-14.807-14.493-14.179-13.865-13.551-13.237-12.923-12.609XV=.547944YV=.286532ZV=.785911*DIST=.02801*YF=.025A-ZS=27.301Z-BUFFER(6)显示冰和水的区域DEC9201312:38:43NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=30TI14E=2700/EXPANDEDTEMP(AVG)RSYS=0PowerGraphicsEFACET=1AVRES二MatSMN=-15.435Sl-fX=-12.6

5、09-15.435-15.121-14.807-14.493-13.551-13.237-12.923-12.609DEC9201312:42:51NODALSOLUTIONTI1-1E=6OO/EXPANDEDTEMP(AVG)RSYS=0PowerGraphicsEFACET=1AVRES=MatSMN=-4.129SMX=-.096082XV=.54794YV=.28653ZV=.78591*DIST=.02801*YF=.025A-ZS=27.301Z-BUFFER-4.12910分钟后冰水分解示意图实例9—2：冰融化过程分析该算例对冰融化

6、过种进彳丁分析，在个纵截血如图9.36所不的玻璃容器中盛放右温度为0°C的冰，从io时刻起在容器底部和顶部冰面同时施加大小为】（rc的温.度找荷，忽略空气和容器对冰的影响，冰的热性能参数如表9」所木，试求：（!）需要多K时间冰才能完仝融化（水屮”山温度均KTC-C）；<2）{L时间L60分仲时，水或冰的温度场分布；（3）A点温度随时间的变化血线。££SON££08*16.36玻璃容器示立国图6.37计5T模型表9・1朮的物性参数温度°C导热系数W/m•°C密践Kg/m5恰J/IT?-100.610000-10.6IflOO3.78E700.6100

7、07.98E7100.610001.22E8本实例屈于軸对称相变问題,由于在上-实例中采用了平面几何模型,为了让財学賊细应用模型,木实例建立三维的儿何飙,并选择SOLID90六血体单元进行求解°木实例应用到的计算模型如图637所示。步骤：（1）定义单元类型,选择ThermalSolid^Quad4node55和Brick20node90单元.定义材料属性：导热系数、密度以及焙变参数等。（2）创建儿何模型，划分有限元网格1ELEMENTSDEC9201315:21:39(3)施加温度载荷（4）设置求解选项，然后求解，显示60分钟后的温度分布云图NOD

8、ALSOLUTIONTIME=3600TEMP(AVG)RSYS=OSMN=-.988607SMX-10ANDEC9201