文档介绍：ANSYS热分析指南(第三章)
第三章稳态热分析
ANSYS/Multiphysics,ANSYS/Mechanical,ANSYS/FLOTRAN和ANSYS/Professional这些产品支持稳态热分析。稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响。通常在进行瞬态热分析以前,进行稳态热分析用于确定初始温度分布。也可以在所有瞬态效应消失后,将稳态热分析作为瞬态热分析的最后一步进行分析。
稳态热分析可以计算确定由于不随时间变化的热载荷引起的温度、热梯度、热流率、热流密度等参数。这些热载荷包括:
对流
辐射
热流率
热流密度(单位面积热流)
热生成率(单位体积热流)
固定温度的边界条件
稳态热分析可用于材料属性固定不变的线性问题和材料性质随温度变化的非线性问题。事实上,大多数材料的热性能都随温度变化,因此在通常情况下,热分析都是非线性的。当然,如果在分析中考虑辐射,则分析也是非线性的。
ANSYS和ANSYS/Professional中大约有40种单元有助于进行稳态分析。有关单元的详细描述请参考《ANSYS Element Reference》,该手册以单元编号来讲述单元,第一个单元是LINK1。单元名采用大写,所有的单元都可用于稳态和瞬态热分析。其中SOLID70单元还具有补偿在恒定速度场下由于传质导致的热流的功能。这些热分析单元如下:
表3-1二维实体单元
单元
维数
形状及特点
自由度
PLANE35
二维
六节点三角形单元
温度(每个节点)
PLANE55
二维
四节点四边形单元
温度(每个节点)
PLANE75
二维
四节点谐单元
温度(每个节点)
PLANE77
二维
八节点四边形单元
温度(每个节点)
PLANE38
二维
八节点谐单元
温度(每个节点)
表3-2三维实体单元
单元
维数
形状及特点
自由度
SOLID70
三维
八节点六面体单元
温度(每个节点)
SOLID87
三维
十节点四面体单元
温度(每个节点)
SOLID90
三维
二十节点六单元
温度(每个节点)
表3-3辐射连接单元
单元
维数
形状及特点
自由度
LINK31
二维或三维
二节点线单元
温度(每个节点)
表3-4传导杆单元
单元
维数
形状及特点
自由度
LINK32
二维
二节点线单元
温度(每个节点)
LINK33
三维
二节点线单元
温度(每个节点)
表3-5对流连接单元
单元
维数
形状及特点
自由度
LINK34
三维
二节点线单元
温度(每个节点)
表3-6壳单元
单元
维数
形状及特点
自由度
SHELL57
三维
四节点四边形单元
温度(每个节点)
表3-7耦合场单元
单元
维数
形状及特点
自由度
PLANE13
二维
四节点热-应力耦合单元
温度、结构位移、电位、磁矢量位
CONTACT48
二维
三节点热-应力接触单元
温度、结构位移
CONTACT49
三维
热-应力接触单元
温度、结构位移
FLUID116
三维
二或四节点热-流单元
温度、压力
SOLID5
三维
八节点热-应力和热-电单元
温度、结构位移、电位、磁标量位
SOLID98
三维
十节点热-应力和热-电单元
温度、结构位移、电位、磁矢量位
PLANE67
二维
四节点热-电单元
温度、电位
LINK68
三维
两节点热-电单元
温度、电位
SOLID69
三维
八节点热-电单元
温度、电位
SHELL157
三维
四节点热-电单元
温度、电位
表3-8特殊单元
单元
维数
形状及特点
自由度
MASS71
一维到三维
一个节点的质量单元
温度
COMBINE37
一维
四节点控制单元
温度、结构位移、转动、压力
SURF151
二维
二到四节点面效应单元
温度
SURF152
三维
四到九节点面效应单元
温度
MATRIX50
由包括在超单元中的单元类型决定
没有固定形状的矩阵或辐射矩阵超单元
由包括在超单元中的单元类型决定
INFIN9
二维
二节点无限边界单元
温度、磁矢量位
INFIN47
三维
四节点无限边界单元
温度、磁矢量位
COMBINE14
一维到三维
两节点弹簧-阻尼单元
温度、结构位移、转动、压力
COMBINE39
一维
两节点非线性弹簧单元
温度、结构位移、转动、压力
COMBINE40
一维
两节点组合单元