热分析的基础知识,即热分析的特点、ansys热分析的主要类型及热载荷边界的定义

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1、l热分析的基础知识，即热分析的特点、ANSYS热分析的主要类型及热载荷/边界的定义。l稳态传热的基础知识，热分析单元及稳态传热分析的主要步骤及每步分析中需要注意事项，实例讲解稳态热分析的过程。l瞬态传热的基础知识，稳态传热分析的主要步骤及每步分析中需要注意事项（特别是求解及求解选项设定），实例讲解瞬态传热分析的过程。简单的相变问题的基础知识。l辐射传热的基础知识，辐射传热分析的主要步骤及每步中与传统热分析的差异。l耦合场的基础知识，常见的耦合场求解方法及其每种方法的优缺点，热应力分析的主要步骤及与通常非耦合场分析的差异。学好、用好ANS

2、YS热分析功需要首先了解热分析的基础知识，然后通过加强专业学习的同时提高实际动手的能力，在实践中提高使用ANSYS进行热分析的能力。下面首先介绍热分析的基础知识。6.1热分析简介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。6.1.1ANSYS热分析特点ANSYS热分析有以下几个特点：yANSYS功能组件热分析能力在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSY

3、S/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。yANSYS热分析原则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。yANSYS热分析类型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。6.1.2ANSYS热分析的分类ANSYS热分析分为两大类，即传统的热分析和热耦合分析。383第二章有限元分析基础1．ANSYS热分析依据温度场与时间的变化关系

4、，ANSYS热分析可以分为以下两种：1．稳态传热稳态传热就是系统的温度场不随时间变化。2．瞬态传热瞬态传热，顾名思义就是系统的温度场随时间明显变化2．热耦合分析耦合分析，就是将热分析与其他类型的分析结合起来进行分析。ANSYS可能进行的热耦合分析包括以下几个方面：y热-结构耦合分析y热-流体耦合分析y热-电耦合分析y热-磁耦合分析y热-电-磁-结构耦合分析6.1.3热分析边界条件及初始条件对于ANSYS热分析而言，其提供的边界条件或者初始条件可以分为以下其中：温度、热流率、热流密度、对流、辐射、绝热和生热。6.1.4ANSYS热分析误差

5、估计对于任何分析都不可能决定精确，这要求在进行分析时进行误差评估，尽量减小误差。ANSYS热分析误差估计主要应用于以下几种情况：y只能评估网格密度因素引起的误差y只适合单温度自由度单元（SOLID或者SHELL单元）y仅对线性、稳态热分析有效y通过自适应网格划分可以减少误差y热误差估计基于单元边界热流密度不连续6.2稳态传热分析6.2.1稳态传热简介稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响。通常在进行瞬态传热分析以前，进行稳态热分析用于确定初始温度分布。稳态热分析可以通过有限元计算确定由于稳定的热载荷引起的温度、热梯度、热流率、热

6、流密度等参数384第六章热分析3856.2.2热分析单元简介热分析涉及到的单元有大约40种，其中纯粹用于热分析的有14种单元：1．线性单元LINK32两维二节点热传导单元LINK33三维二节点热传导单元LINK34二节点热对流单元LINK31二节点热辐射单元2．二维实体单元PLANE55四节点四边形单元PLANE77八节点四边形单元PLANE35三节点三角形单元PLANE75四节点轴对称单元PLANE78八节点轴对称单元3．三维实体单元SOLID87六节点四面体单元SOLID70八节点六面体单元SOLID90二十节点六面体单元4．壳单元

7、SHELL57四节点5．点单元MASS71有关各种单元的详细解释，请借助ANSYSHelp。6.2.3稳态传热分析的主要步骤和任何类型问题分析过程大致类似，ANSYS热分析可分为以下三个步骤，首先是建立有限元模型，然后施加载荷并求解，最后是查看分析结果。1．建立有限元模型建模过程与一般类型问题分析过程大致一样：1．分析前的准备工作建模前的准备工作主要有：建立文件文件夹，选择文件名，添加标题并选择合理的单位。热分析建议采用国际单位制。2．进入前处理器3．选择热分析单元类型，定义单元选项。4．定义实常数5．定义材料热性能参数对于稳态传热分析

8、只需要定义材料的导热系数。材料的导热系数可以是恒定的，也可以是随温度变化的。