ANSYS Workbench 热分析教程.pdf

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1、传热学上机实验指导书ANSYSWorkbench热分析基础教程编制：杨润泽汽车工程系热能教研室2012年7月1.大平板一维稳态导热问题1.1.问题描述长500mm，宽300mm，厚度30mm的大钢板，钢板上下表面的温度分别为200℃和60℃，钢的导热率为30W/(m·K)，试分析钢板温度分布和热流密度。图1-1大平板一维稳态导热模型1.2.问题分析该问题为稳态导热问题，分析思路如下：1.选择稳态热分析系统。2.确定材料参数：稳态导热问题，仅输入平板导热率。3.【DesignModeler】建立钢板的几何模型。4.进入【Mechanical】分析程序。5.网格划分：采用系统默认网格。6.施加

2、边界条件：钢板上下表面施加温度载荷，四周对称面无热量交换，为绝热边界，系统默认无需输入。7.设置需要的结果：温度分布和热流密度。8.求解及结果显示。1.3.数值模拟过程1、选择稳态热分析系统1)工程图解中调入稳态热分析系统Steady-StateThermal（ANSYS）2)工程命名ConductionThermalAnalysis3)保存工程名为ConductionHeatTransfer2、确定材料参数1)编辑工程数据模型，添加材料的导热率，右击鼠标选择【EngineeringData】【Edit】2)选择钢材料属性【PropertiesofOutlineRow3:Structure

3、Steel】【IsotropicThermalConductivity】3)出现【TableofPropertiesRow2:ThermalConductivity】材料属性表，双击鼠标，点击每个区域输入材料属性参数：温度20℃，导热率30W/(m·℃)。4)参数输完后，工程数据表显示导热率-温度图表。3、DM建立模型1)选择【Geometry】【NewGeometry】，出现【DesignModeler】程序窗口，选择尺寸单位【Millimeter】。2)【DesignModeler】中在平面XYPlane创建平板截面草图。（图1-2）图1-1-2创建平板截面草绘3)用截面草绘生成平板。

4、（图1-3）图1-3生成平板4、进入【Mechanical】分析程序切换回Workbench窗口，选择【Setup】【Edit】，进入【Mechanical】分析环境。6、划分网格（图1-4）1)选择【Mesh】【GenerateMesh】；2)图形区显示程序自动生成的网格模型。图1-4网格划分7、施加边界条件1)添加温度载荷，钢板上表面温度为200℃。（图1-5）图1-5添加温度载荷2)同以上步骤，建立钢板下表面的温度载荷Temperature2。8、设置需要的结果（图1-6）1)选择【Solution（A6）】2)工具栏中选择【Thermal】【Temperature】3)添加热流密度

5、结果输出（图1-6）图1-6设置热流密度结果输出9、求解及结果显示（图3-9，图3-8）运行【Solve】求解，选【SolutionInformation】时，可以从输出工作表看求解状态，求解结束后可以显示结果：1)导航树选择【Solutionl】【Temperature】可以查看温度分布云图。2)导航树选择【Solutionl】【DirectionHeatFlux】可以查看z方向热流密度分布云2图，计算结果为-140kW/m。图1-7温度计算结果图1-8热流密度计算结果2.保温桶的传热过程分析2.1.问题描述四层保温桶，最外层为钢，次外层为铝，中间为隔热的树脂基复合材料，里层为铝，筒内为

6、热水，筒外为空气，忽略接触热阻试确定筒壁的温度场分布。已知：筒内半径0.1m、筒长度0.2m、四层厚度为0.01m、0.02m、0.01m、0.005m，钢、复合材料及铝导热系数70W/(m·℃)、0.055W/(m·℃)、236W/(m·℃)，保温桶内壁温度为80℃，空气温度为20℃，2空气对流换热系数12.5W/(m·℃)。图2-1保温桶模型2.2.问题分析该问题为稳态传热问题，由于几何结构，载荷及边界条件的轴对称，可取圆柱体任意圆周角的一部分，这里取45度。分析思路如下：1.选择稳态热分析系统。2.确定材料参数：稳态传热问题，仅输入导热系数。3.【DesignModeler】建立几何

7、模型：考虑对称性，建立1/8圆柱体。4.进入【Mechanical】分析程序。5.网格划分：采用系统默认网格。6.施加边界条件：圆柱体对称面无热量交换，为绝热边界，系统默认无需输入，圆柱体其它外表面输入温度。7.设置需要的结果：温度分布。8.求解及结果显示。2.3.数值模拟过程1、选择稳态热分析系统（图2-2）1)工程图解中调入稳态热分析系统Steady-StateThermal（ANSYS）2)工程命名Attemper