ANSYS热分析教程：从基础到应用

"ANSYS热分析指南 (1).doc" ANSYS热分析是工程领域中一个重要的工具，尤其适用于预测和理解系统或组件的温度分布和相关热物理参数。该指南第一章介绍了热分析的基本概念、ANSYS中的热分析功能以及不同类型的热分析。 1. 热分析的目的在于计算和理解物体的温度分布、热量增减、热梯度和热流密度。这些参数在众多工程领域中具有关键意义，如内燃机、涡轮机、换热器、管道系统和电子设备的设计与优化。热分析还能为后续的结构应力分析提供基础，考虑因热膨胀或收缩导致的热应力影响。 2. ANSYS提供了四种产品支持热分析：ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Professional和ANSYS/FLOTRAN。这些软件基于能量守恒原理的热平衡方程，运用有限元方法来计算节点温度，进而获得其他热物理参数。ANSYS能够处理热传导、热对流和热辐射这三种主要的热传递方式。 3. 对流：在ANSYS中，热对流通过面载荷施加于实体或壳单元表面。用户需提供对流换热系数和环境流体温度，软件会计算表面的热流量。若换热系数与温度有关，可通过定义温度表来处理。 4. 辐射：ANSYS处理非线性辐射问题有四种方法，包括辐射杆单元、表面效应单元、在AUX12中生成辐射矩阵以及使用Radiosity求解器。详细的辐射处理介绍可在指南的第四章找到。 5. 特殊问题：ANSYS热分析还涵盖了相变（如熔融和凝固）和内部热生成（如焦耳热）等特殊情况。例如，MASS71单元可用于模拟随温度变化的内部热生成。 6. 热分析类型分为稳态热分析和瞬态热分析。稳态分析关注在热量随时间变化可忽略情况下的温度分布，而瞬态分析则涉及随时间变化的温度分布和热特性。 7. 耦合场分析是ANSYS的一个强大功能，允许与热分析耦合的有热-结构、热-电磁等。这种分析可以通过矩阵耦合单元或独立物理环境中的顺序荷载耦合来实现，以研究不同物理现象之间的相互作用。 通过ANSYS热分析，工程师们能够精确预测和控制热现象，从而优化设计，提高设备性能，减少潜在的故障风险。对于复杂的工程问题，热分析是不可或缺的一部分。