Ansys稳态热传递分析教程：边界条件与热载荷解析

"Ansys热分析教程的第三章主要讲解了稳态热传递的原理和在ANSYS中的应用，包括求解过程中的文件生成、热分析的基本概念以及各种类型的热载荷和边界条件。" 在Ansys进行热分析时，求解过程会生成一系列文件。对于线性、静态的单载荷步分析，系统默认会在执行求解时创建名为`jobname.rth`的热结果文件，这些结果同时存储在数据库内存中。用户可以通过Output Controls设置来控制是否输出其他子步的结果。如果需要ASCII格式的结果文件`jobname.out`，也可以选择写入。 稳态热传递是指系统内热能流动不随时间变化的情况，因此系统温度和热载荷也是恒定的。热力学第一定律在此表示为输入能量等于输出能量，即能量守恒。在数学表达上，稳态热传递的微分方程为零，对应的有限元平衡方程则描述了热载荷与温度场的关系。 在ANSYS中，热载荷和边界条件是设定分析的关键因素。常见的边界条件包括： 1. 温度：约束特定区域的自由度，设定固定的温度值。 2. 均匀温度：施加于所有节点，通常用于设定初始温度或非线性分析的初值估计。 3. 热流率：集中节点载荷，正向表示能量流入，适用于对流不可直接施加或热传导率差异大的区域。 4. 对流：作为面载荷施加，模拟表面与流体间的热量交换。 5. 热流：另一种面载荷，用于已知通过面的热流率情况。 6. 热生成率：作为体载荷，表示单位体积内的热流率，用于模拟内部热源。 此外，ANSYS的热载荷分为四类：DOF约束、集中载荷、面载荷和体载荷，分别对应温度约束、热流、对流/热流和体积载荷。需要注意的是，在未施加任何载荷的边界处，ANSYS会默认其为绝热处理；对称边界条件等效于绝热条件；已知温度的区域可以固定为相应值；而响应热流率仅在固定温度自由度时有效。 在进行热分析前，需要在模板中设定分析名称、工作文件名、单位制，并进入前处理器进行单元类型定义、基本设置检查、实参定义以及材料特性设定。这些步骤是确保热分析准确性和有效性的基础。通过理解并熟练运用这些知识点，用户能够更好地在ANSYS中进行稳态热传递分析。