Ansys热分析教程：稳态热传递解析

"本教程是Ansys热分析教程的第三章，主要讲解稳态热传递的概念和相关计算方法。在Ansys中进行热分析时，建模单位的选择至关重要，使用/UNITS命令可以设定分析中使用的单位制，例如在本例中选择了British/Inches（bin）单位制。需要注意的是，一旦选定单位制，应保持一致，因为ANSYS不会自动进行单位转换。单位制的选择会影响模型、材料属性、实参和载荷的设置。 稳态热传递是指系统内热能流动不随时间变化的情况，此时系统温度和热载荷也是恒定的。根据热力学第一定律，稳态热平衡意味着输入和输出的能量相等。这可以通过微分方程来描述，并转化为有限元的平衡方程进行数值求解。 在Ansys中，热载荷和边界条件的设定是热分析的关键部分。常见的边界条件包括： 1. 温度约束：将特定温度施加到模型区域，限制自由度。 2. 均匀温度：通常用于设置初始温度，而非约束条件。 3. 热流率：集中载荷，表示能量流入或流出模型，适用于对流不适用的情况。 4. 对流：模拟表面与流体间的热量交换，是一种面载荷。 5. 热流：已知通过表面的热流率，同样为面载荷。 6. 热生成率：体载荷，表示物体内部产生的热量，单位是单位体积内的热流率。 Ansys中的热载荷分为四种类型： 1. DOF约束：指定温度自由度的数值。 2. 集中载荷：在点上施加的热流。 3. 面载荷：包括对流和热流的分布载荷。 4. 体载荷：作用于体积或区域的载荷。 在设定边界条件时要注意，未施加载荷的边界默认视为绝热，对称边界条件实际上也相当于绝热处理。若模型某区域的温度已知，可以直接将其固定。响应热流率仅在固定温度的自由度上才有意义。 在进行热分析之前，还需要在Ansys中创建模型，指定分析名称和工作文件，选择合适的单位制，进入前处理器定义单元类型、检查基本设置、定义实参和材料属性。这些步骤对于确保准确的热分析结果至关重要。"