ANSYS Workbench120培训教程之热分析.pdf

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1、Workbench-MechanicalIntroduction第六章热分析6-1热分析概念TrainingManual•本章练习稳态热分析的模拟，包括：A.几何模型B.组件-实体接触C.热载荷D.求解选项E.结果和后处理F.作业6.1•本节描述的应用一般都能在ANSYSDesignSpaceEntraANSYSDesignSpaceEntra或更高版本中使用，除了ANSYSStructural•提示：在ANSSSYS热分析的培训中包含了包括热瞬态分析的高级分析6-2热分析稳态热传导基础TrainingManual•对于一个稳态热

2、分析的模拟，温度矩阵{T}通过下面的矩阵方程解得：[K(T)]{T}={Q(T)}•假设：–在稳态分析中不考虑瞬态影响–[K]可以是一个常量或是温度的函数–{Q}可以是一个常量或是温度的函数6-3热分析稳态热传导基础TrainingManual•上述方程基于傅里叶定律：•固体内部的热流（Fourier’sLaw）是[K]的基础；•热通量、热流率、以及对流在{Q}为边界条件；•对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关•在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要的。6-4热分析A.几何模型TrainingManual•热分析里

3、所有实体类都被约束：–体、面、线•线实体的截面和轴向在DesignModeler中定义•热分析里不可以使用点质量（PointMass）的特性•壳体和线体假设：–壳体：没有厚度方向上的温度梯度–线体：没有厚度变化，假设在截面上是一个常量温度•但在线实体的轴向仍有温度变化6-5热分析…材料特性TrainingManual•唯一需要的材料特性是导热性（ThermalConductivity）•ThermalConductivity在EngineeringDataEngineeringData中输入•温度相关的导热性以表格形式输入若存在任

4、何的温度相关的材料特性，就将导致非线性求解。6-6热分析B.组件-实体接触TrainingManual•对于结构分析，接触域是自动生成的，用于激活各部件间的热传导6-7热分析…组件-接触区域TrainingManual–如果部件间初始就已经接触，那么就会出现热传导。–如果部件间初始就没有接触，那么就不会发生热传导（见下面对pinball的解释）。–总结：HeatTransferBetweenPartsinContactRegion?ContactTypeInitiallyTouchingInsidePinballRegionOut

5、sidePinballRegionBondedYesYesNoNSNoSeparatitionYesYesNoRoughYesNoNoFrictionlessYesNoNoFrictionalYesNoNo–Pinball区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义的，同时还给了一个相对较小的值来适应模型里的小间距。6-8热分析…组件-接触区域TrainingManual•如果接触是Bonded（绑定的）或noseparation（无分离的），那么当面出现在pinballradius内时就会发生热传导（绿色实线表示）。Pinball

6、Radius右图中，两部件间的间距大于pinball区域，因此在这两个部件间会发生热传导。6-9热分析…组件-导热率TrainingManual•默认情况下，假设部件间是完美的热接触传导，意味着界面上不会发生温度降•实际情况下，有些条件削弱了完美的热接触传导：–表面光滑度–表面粗糙度–氧化物–包埋液–接触压力ΔT–表面温度–使用导电脂T–....x•接着……6-10热分析…组件-导热率TrainingManual–穿过接触界面的热流速，由接触热通量q决定：q=TCC⋅(Ttarget−Tcontact)–式中T是一个接触节点上的温

7、度，T是对应目标节点上的温度contacttarget–默认情况下，基于模型中定义的最大材料导热性KXX和整个几何边界框的对角线ASMDIAG，TCC被赋以一个相对较大的值。TCC=KXX⋅10,000/ASMDIAG–这实质上为部件间提供了一个完美接触传导6-11热分析…组件-导热率TrainingManual•在ANSYSProfessional或更高版本，用户可以为纯罚函数和增广拉格朗日方程定义一个有限热接触传导（TCC）。–在细节窗口，为每个接触域指定TCC输入值–如果已知接触热阻，那么它的相反数除以接触面积就可得到TCC

8、值在接触界面上，可以像接触热阻一样输入接触热传导6-12热分析…组件-点焊TrainingManual•Spotweld（点焊）提供了离散的热传导点：–Spotweld在CAD软件中进行定义（目前只有DesignModeler和Unigraphic