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培训教程(培训教程(DSDS))
第六章
热分析
本章概览
•在本章中, 将讲述如何在DS中进行稳态和瞬态热分析:
–几何模型
–接触以及支持的装配体类型
–热载荷
–求解选项
–结果和后处理
– Workshop
–热瞬态启动
–瞬态设置
–瞬态载荷
–瞬态结果
– Workshop
•本部分讲述的一些功能通常适用于 ANSYS DesignSpace Entra
及更高级的licenses ,但ANSYS Structural license除外。
稳态传热基础
•对于一个DS中的稳态热分析, 温度{T} 是由如下的矩
阵求解:
[]K(T ){T}()= {Q T }
这就导致了如下的一些假设:
–在稳态热分析中不考虑任何瞬态效应;
–[K] 可以是常量或是温度的函数;
•每种材料属性中都可输入温度相关的热传导率;
–{Q} 也可是常量或是温度的函数;
•在对流边界条件中可以输入温度相关的对流传热膜系数
稳态传热基础
•上述方程的基础是傅立叶定律(Fourier’s Law):
–这意味在DS中求解的热分析是基于传导方程。
•固体内部的热流(Fourier’s Law)是[K]的基础;
•热通量, 热流率、以及对流在{Q}中被认为是边界条件;
•目前不考虑任何辐射;
•目前不考虑任何时间相关的效应。
–传热分析与 putational Fluid Dynamics)分析不
同。
•对流被处理成简单的边界条件,虽然对流传热膜系数有可能与温
度相关
•如果需要分析共轭传热/流动问题,则需要用 ANSYS CFD 。
•在DS中进行热分析时,记住这些假设是很重要的。
Physics Filters
•在进行热分析详细讨论前,有必要指出,如果只是一
个热分析可以用 Physics Filter 来简化GUI.
–在“View menu > Physics Filter,”下去掉“Structural”选项. 现
在在GUI中只剩下与热分析有关的选项.
–这只对“Environment”和“Solution”级别的选项有用.
–如果要进行热应力分析就不能关闭physics filters 中的任何选
项因为结构和热的选项都需要。
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra x
DesignSpace x
Professional x
Structural
Mechanical/Multiphysics x
A. 几何模型
•在热分析中,可以使用DS支持的大多数体素的类型。
–所有支持热分析的产品都支持实体和面。
•对于面,必须在“Geometry”分支的“Details view”中输入其厚度
•对于线, 只有 ANSYS Professional 及更高级licenses 支持。
•线的截面和方向在 DM 中定义,并自动导入到 DS中。
虽然定义了线的截面和方向,但这些信息仅对结构分析有意义,
实际的热杆单元(link单元) 将会有一个基于输入属性的“有效”
的截面。
•对于线,不会输出任何热通量或热通量矢量,仅能得到温度结果
•热分析不支持“Point Mass”
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra /
DesignSpace /
Professional x
Structural
Mechanical/Multiphysics x
…几何模型
•理解使用壳和线单元时的一些相关假设很重要:
–对于壳,不考虑沿壳厚度方向的温度梯度。壳体应
当用于较薄的结构,此时,才能假设壳的上下表面
温度相等。
•表面的温度变化仍然要考虑,但不是厚度方向的。
–对于线,不考虑截面厚度上的温度变化。线应当用
于类似梁或桁架的结构,此时可认为其截面上的温
度是常量。
•沿着线方向的温度变化仍然要考虑, 但不是沿着截面的。
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra /
DesignSpace /
Professional x
Structural
Mechanical/Multiphysics x
…材料属性
•唯一需要的材料属性是导热系数。
–材料输入在“Engineering Data”标签下,然后在“Geometr