Ansys热分析教程：旋转设备模拟与特殊功能解析

"本教程章节主要讲解了在Ansys热分析中如何利用旋转部分的特殊功能，特别是针对FLUID116和SURF151/152单元的应用。这些单元常用于模拟旋转设备的热力学和流体动力学效应，如汽轮机。在这些模型中，我们可以实现以下功能： 1. 绝热墙温度：可以设定为介质温度，这一特性在ANSYS Theory Manual 14.152.2中有详细介绍，允许模拟墙体与流体之间的热交换过程。 2. 用户定义的角速度：对于FLUID116单元，可以自定义流体的角速度，这一参数可以通过表格输入，以时间和位置为变量，精确控制旋转设备的速度变化。 3. 滑动因子：这是FLUID116单元的一个实常数，用于描述流体与壁面间的相对滑动情况。同样可以使用表格输入，以适应不同工况下的滑动状态。 4. 恢复因子：SURF151/152单元的实常数，这个参数影响着流体在旋转过程中与壁面接触时的能量恢复程度。 5. 旋转轴设置：SURF151/152单元的KEYOPT(3)选项，用于定义旋转轴的位置，确保模型的旋转行为符合物理实际情况。 表面效应单元SURF151（2-D）和SURF152（3-D）在热分析中的作用： - 提供更灵活的边界条件定义，比如随温度变化的换热系数、平面温度、流体温度等。 - 允许在同一单元面上施加多种热面载荷，如热流密度和对流边界条件。 - 当介质温度未知时，提供了一种方便的方法来模拟对流效果，通过与FLUID116单元连接获取介质温度。 - 支持简单辐射效果的建模，例如辐射到空气中的情况。 - 便于后处理表面热流密度和对流结果，以及计算对流净温度损失/获得。 表面效应单元的其他特性包括： - 通过D命令或SFE命令指定或获取介质温度。 - 使用USERCAL和USERCV用户子程序，自定义换热系数计算，适用于带有或不带附加节点的表面单元。 - 结合FLUID116单元，提供更多的计算换热系数和介质温度的选项。 创建带有附加节点的平面单元通常涉及以下步骤： 1. 定义平面效果单元类别。 2. 设置相关参数，如角速度、滑动因子等。 3. 连接FLUID116单元以模拟流体流动和热交换。 4. 使用USERCV子程序根据需要调整换热系数。 通过这些方法，工程师可以更精确地模拟旋转设备的热力学和流体动力学行为，从而优化设计并解决实际工程问题。"