ansys热分析-表面效应

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1、ANSYS热分析指南(第五章)第五章表面效应单元5.1简介表面效应单元类似一层皮肤，覆盖在实体单元的表面。它利用实体表面的节点形成单元。因此，表面效应单元不增加节点数量（孤立节点除外），只增加单元数量。ANSYS5.7中热分析专用表面效应单元为SURF151(2-D)以及SRUF152(3-D)。有关单元的详细描述请参阅《ANSYSElementReference》。5.2表面效应单元在热分析中的应用利用表面效应单元可更加灵活地定义表面热载荷：当热流密度和热对流边界条件同时施加于同一表面时，必须将其中一个施加于实体单元表面，

2、另一个施加在表面效应单元。建议将热对流边界施加于表面效应单元。可将热对流边界条件中的流体温度施加于孤立节点上，将对流系数施加于表面单元，这样，可更灵活地控制对流载荷。当对流系数随温度变化时，表面效应单元可提供设置计算对流系数的选项。表面效应单元还可以用于模拟点与面的辐射传热。5.3表面效应单元的有关热分析设置选项SURF151是单元可用于多种载荷和表面效应的应用。可以覆盖在任何二维热实体单元的表面(除轴对称谐波单元PLANE75和PLANE78外)。该单元可用于二维热分析，多种载荷和表面效应可以同时存在。SURF151单元有

3、2到4个节点，如考虑对流传热和辐射的影响需要定义一个外部节点。传热量和热对流量以表面载荷的形式施加在单元上。详细单元说明请参见《ANSYSTheoryReference》。SURF152是三维热表面效应单元，可用于多种载荷和表面效应的应用。它可以覆盖在任何三维热单元的表面，该单元可用于三维热分析。该单元中多种载荷和表面效应可以同时存在。详细单元说明请参见《ANSYSTheoryReference》。选定单元：命令：ETGUI：MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete>

4、Options分析设置选项：中间节点：Include：keyopt(4)=0Exclude：keyopt(4)=1如果实体单元为带中间节点的单元，如Solid90，则设为Include，否则为Exclude。是否有孤立节点：Exclude：Keyopt(5)=0Include：Keyopt(5)=1如果在表面效应单元上施加热流密度，则为Exclude；如果在表面效应单元上施加热对流，则可为Exclude，也可为Include。如果有孤立节点，则对流系数施加在表面效应单元上，流体温度施加在孤立节点上。如果无孤立节点，则对流系数

5、和流体温度都施加在表面效应单元上。热流密度或对流边界条件：忽略热流密度和对流边界条件：Keyopt(8)=0施加热流密度，忽略对流：Keyopt(8)=1根据平均温度（壁面与流体）(TS＋TB)/2，计算对流系数：Keyopt(8)=2根据固体表面温度TS，计算对流系数：Keyopt(8)=3根据流体温度TB，计算对流系数：Keyopt(8)=4根据固体表面与流体温差｜TB-TS｜，计算对流系数：Keyopt(8)=5是否考虑辐射，选择Exclude　radiation：Keyopt(9)=设置单元行为：Plane：Keyo

6、pt(8)=4Axisymmetric：Keyopt(8)=4Planewiththickness：Keyopt(8)=4图5-1面效应单元的选项设置5.4表面效应单元的实常数使用表面效应单元施加对流或热流密度边界条件，一般不需要定义实常数。面内厚度在表面效应单元的每个角节点默认为1。只有当生热载荷施加于表面效应单元时，厚度才有作用，因为生热基于单元体积。其它实常数，在辐射热分析或结构分析时设置。5.5表面效应单元的材料属性使用表面效应单元施加对流或热流密度边界条件，一般不需要定义材料属性，但有一例外：对流系数随温度变化时，

7、最好单独设定一材料编号，定义材料的对流系数随温度变化的表。在表面单元上施加对流边界时输入负号及材料编号。例如“-3”。其它材料属性在辐射或结构分析时设置。5.6创建无孤立节点的表面效应单元划分实体网格设定表面效应单元的属性GUI：Main>Menu>Preprocessor>MeshingAttributes>DefaultAttribs一般无需设定表面效应单元的材料编号，但为了选择、加载及后处理方便，最好为每组表面单元设置一个唯一的材料编号。生成表面单元第一种方法：直接在相应的线或面上生成网格：GUI：Main>Menu>

8、Preprocessor>Meshing>MeshLines/Area第二种方法：选择要生成表面效应单元的边（2D）或面（3D）及所属节点；设定表面效应单元的属性（TYPE，MAT等）；创建表面效应单元；GUI：Main>Menu>Preprocessor>Modeling>Create>