Ansys热分析教程:稳态热传递解析
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更新于2024-08-24
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"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。"
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