ANSYS热分析教程-热传导基础与单元库详解

"本资源是Ansys热分析教程的第二章，主要讲解热传导基础知识，包括热传导单元库中的1-D、2-D和3-D热单元，以及与之相关的链接单元，如LINK31、LINK32和LINK33。章节还介绍了热传导的基本概念，如时间、温度、密度、比热、热传导率等物理量的定义，并列举了英制和国际单位制下的标准单位。此外，还阐述了热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射，以及它们在实际问题中的应用。" 在Ansys的热分析中，热传导是研究的核心部分。1-D热单元可以与不同维度的单元结合使用，以模拟复杂系统中的热传递。LINK31单元用于处理辐射连接，LINK32和LINK33则用于2-D和3-D传导杆，这些工具使得模拟各种工程问题成为可能，如电子设备的散热、管道中的热流分析等。 热传导的基本概念中，时间(t)表示热过程发生的时段，温度(T)是衡量物体热量状态的物理量，密度(c)反映了物质的质量分布，比热是物质温度变化时所需热量与其质量及温差的比值。热传导率(K)是物质传递热能的能力，而热流量(Q)、热流(q)和内部热生成(q_E)分别表示单位时间内传递的热量、单位面积上的热流强度和体积内产生的热量。此外，对流换热系数(h)描述了流体与固体表面间的热交换效率，膜系数(f)影响热量传递，发射率(E)是物体辐射能力的度量，Stefan-Boltzmann常数则是辐射热量计算的关键参数。 在进行Ansys热分析时，理解这些基本概念和单位至关重要。英制单位系统中，温度用°F，热流量用BTU/hr，热传导率用BTU/(hr-inch-degreeF)，而国际单位制中，温度通常用°C或K，热流量用Watts，热传导率用Watts/(meter-degreeC)。选择合适的单位能够确保计算结果的准确性和一致性。 热传导的三种基本类型是理解热传递现象的基础。传导发生在两个接触物体间或物体内部，由于温度差异导致能量转移。对流是由于流体运动造成的热交换，常见于液体和气体中。辐射则是无需媒介的热能传播，通过电磁波（尤其是红外线）进行。在许多实际问题中，如建筑热环境分析、航天器热控制等，传导、对流和辐射都会同时存在，需要综合考虑。 本教程的第二章详细介绍了Ansys热分析中的热传导基础，不仅涵盖了理论概念，也提供了单位选择的指导，为后续的热模拟分析打下了坚实的基础。学习者应深入理解这些内容，以便更好地应用Ansys解决实际工程中的热问题。