稳态热传递分析教程-前处理与边界条件
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更新于2024-08-24
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"本资源是Ansys热分析教程的第三章,主要讲解稳态热传递的概念、控制方程以及在Ansys中进行热分析时如何定义单元属性、设定热载荷和边界条件。"
在Ansys热分析中,前处理阶段的建模和定义属性是至关重要的步骤。单元属性是指在划分网格前需要设定的模型特性,这些特性包括:
1. 材料特性:定义模型中各部分的热物理属性,如热导率、比热容等,它们影响热能的传递方式和速度。
2. 单元类型:选择适合问题类型的单元,例如四边形单元、六面体单元等,不同的单元类型会影响计算的精度和效率。
3. 实参:创建可重用的参数,方便在模型中进行修改,如尺寸、厚度等,简化模型的管理和调整。
4. 单元坐标系:根据需要,可以为单元设置自定义坐标系,以适应复杂几何形状的建模需求。
稳态热传递是指系统内热能流动不随时间变化的状态,此时系统的温度分布和热载荷是恒定的。热力学第一定律在此基础上表示为输入的能量等于输出的能量。稳态热传递的控制方程是一组微分方程,其有限元平衡形式用于求解温度场分布。
在Ansys中,热分析涉及到多种类型的热载荷和边界条件:
1. 温度边界条件:可以是自由度约束,即指定节点的精确温度,或者均匀温度,适用于施加初始条件。
2. 热流率:集中载荷,常用于热流无法直接施加的情况,正向表示能量流入。
3. 对流:面载荷,模拟表面与流体间的热交换。
4. 热流:也是面载荷,适用于已知通过表面的热流率情况。
5. 热生成率:体载荷,表示单元体内产生的热流量。
Ansys的热载荷分为四大类:自由度约束、集中载荷、面载荷和体载荷。未施加任何载荷的边界默认视为绝热处理。对称边界条件则隐含了绝热假设。在设定边界条件时,应确保模型的固定区域温度已知并设定为相应数值。
在进行热分析前,还需要在模板中设置分析名称、工作文件名和单位制,并进入前处理器定义单元类型、检查基本设置、定义实参和材料特性。这些准备工作确保了模型的准确性和计算的有效性。
2022-09-24 上传
2022-09-22 上传
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