ansys热分析瞬态稳态

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(最新整理)ANSYS热分析详解

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第一章简介一、热分析的目的热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量〕等。

热分析在许多工程应用中扮演重要角色,如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。

二、ANSYS的热分析•在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五种产品中包含热分析功能,其中ANSYS/FLOTRAN不含相变热分析。

•ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的温度，并导出其它热物理参数。

•ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式.此外，还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。

三、ANSYS 热分析分类•稳态传热:系统的温度场不随时间变化•瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化四、耦合分析•热－结构耦合•热－流体耦合•热－电耦合•热－磁耦合•热－电－磁－结构耦合等第二章基础知识一、符号与单位 W/m 2—℃ 二、传热学经典理论回顾热分析遵循热力学第一定律,即能量守恒定律:● 对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出〕PE KE U W Q ∆+∆+∆=-式中： Q —— 热量；W -- 作功；∆U ——系统内能；∆KE ——系统动能;∆PE —-系统势能；●对于大多数工程传热问题：0＝＝PE KE ∆∆； ●通常考虑没有做功:0=W ，则：U Q ∆=； ● 对于稳态热分析：0=∆=U Q ，即流入系统的热量等于流出的热量;●对于瞬态热分析：dt dU q =,即流入或流出的热传递速率q 等于系统内能的变化。

ansys-热分析-瞬态-稳态

ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)
Them-13
第三讲、热传递的方式
Definition
1、热传导热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换。热传导遵循付里叶定律： qn=-k*(dT/dx) ，式中 qn 为热流密度（W/m2）， k为导热系数（W/m-℃），“-”表示热量流向温度降低的方向。 2、热对流热对流是指固体的表面与它周围接触的流体之间，由于温差的存在引起的热量的交换。热对流可以分为两类：自然对流和强制对流。热对流用牛顿冷却方程来描述： qn= h*(TS-TB)，式中h为对流换热系数（或称膜传热系数、给热系数、膜系数等）， TS为固体表面的温度， TB为周围流体的温度。
基础知识
一、符号与单位二、传热学经典理论回顾三、热传递的方式四、稳态传热五、瞬态传热六、线性与非线性七、边界条件、初始条件八、热分析误差估计
2001年10月1日 ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001) Them-2
目录（续）
Lesson Objectives
2001年10月1日
ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)
Them-5
热分析的目的
Objective
P-1. 热分析的目的
Definition
热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量〕等。热分析在许多工程应用中扮演重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。

热分析(ansys教程)

1. 对流边界条件：需要提供对流系数、流体温度和表面传热系数等信息。
3. 初始条件：确保初始温度等初始条件设置合理，不会导致求解过程不稳定。
求解收敛问题
•·
1. 迭代方法：选择合适的迭代方法，如共轭梯度法、牛顿-拉夫森法等。
2. 松弛因子调整：根据求解过程，适时调整松弛因子，以提高求解收敛速度。
稳态热分析的步骤
建立模型
使用ANSYS的几何建模工具创建分析对象的几何模型。
后处理
使用ANSYS的后处理功能，查看和分析结果，如温度云图、等温线等。
网格化
对模型进行网格化，以便进行数值计算。 ANSYS提供了多种网格化工具和选项，可以根据需要进行选择。
求解
运行求解器以获得温度分布和其他热分析结果。
电子设备散热分析
研究电子设备在工作状态下的散热性能，提高设备可靠性和使用寿命。
06 热分析的常见问题与解决方案
网格划分问题
网格划分是热分析中重要的一步，如果处理不当，可能导致求解精度和稳定性问题。
•·
1. 网格无关性：确保随着网格数量的增加，解的收敛性得到改善，且解不再发生大的变化。
03 稳态热分析
稳态热分析的基本原理
01
稳态热分析是用于确定物体在稳定热载荷作用下的温度分布。在稳态条件下，物体的温度场不随时间变化，热平衡状态被建立，流入和流出物体的热量相等。
02
稳态热分析基于能量守恒原理，即流入物体的热量等于流出物体的热量加上物体内部热量的变化。
03
稳态热分析通常用于研究物体的长期热行为，例如散热器的性能、电子设备的热设计等。
热分析的基本原理基于能量守恒定律，即物体内部的能量变化应满足能量守恒关系。

ANSYS热分析详解

ANSYS热分析详解ANSYS是一种常用的工程仿真软件，具有强大的多物理场耦合分析能力，其中热分析是其中一个重要的应用领域。

在ANSYS中进行热分析可以帮助工程师更好地了解物体在温度变化条件下的行为，从而优化设计方案。

下面将详细介绍ANSYS热分析的原理与流程。

首先，在进行ANSYS热分析前，需要进行前期准备工作。

包括建立几何模型，定义边界条件和导入材料参数等。

在建立几何模型时，可以使用ANSYS提供的建模工具或者导入CAD文件。

然后，需要定义材料参数，如热导率、比热等。

最后，需要定义边界条件，包括外界温度、边界热流、边界散热系数等。

接下来，进行热传导分析。

热传导分析是热分析的基础，用于计算物体内部的温度分布。

在ANSYS中，可以选择稳态或者瞬态分析。

对于稳态分析，需要设置收敛准则，使计算结果达到稳定状态。

对于瞬态分析，需要设置时间步长和总的仿真时间。

在进行计算时，ANSYS会利用有限元法对物体的几何形状进行离散化处理，并通过求解热传导方程来计算温度分布。

在得到物体内部的温度分布后，可以进行热应力分析。

热应力分析是在热传导分析的基础上引入力学应力计算的过程。

在ANSYS中，可以通过多物理场耦合分析的功能来实现。

首先，需要定义材料的线性热膨胀系数和弹性模量等力学参数。

然后，可以选择求解热固结方程和弹性平衡方程，来计算物体在温度变化条件下的应力分布。

除了热应力分析，还可以进行热辐射分析。

热辐射分析是在热传导分析的基础上引入辐射传热计算的过程。

在ANSYS中，可以选择不同的辐射模型来计算物体在温度变化条件下的辐射传热。

常用的辐射模型包括黑体辐射模型和灰体辐射模型等。

通过热辐射分析可以得到物体的辐射换热通量和辐射热功率等重要参数。

最后，进行结果分析和后处理。

在ANSYS中，可以对热分析的结果进行可视化和数据分析。

可以绘制温度云图、热应力云图等，从而更好地理解物体在热变形条件下的行为。

此外，还可以导出计算结果，并进行后续的工程设计和优化。

ansys瞬态热分析教程及实例

大家好
QUST
18
自动时间步长选项命令：AUTOTS GUI：Main Menu > Solution > Analysis Type
> Sol'n Controls 打开后求解过程中将自动调整时间步长。
大家好
QUST
19
时间积分选项命令：TIMINT GUI：Main Menu > Solution > Load Step
QUST
6
大家好
5. 瞬态传热分析
均匀初始温度：如果整个模
型的初始温度为均匀且非0
2
，使用下列菜单指定:
3 4 1
QUST
7
大家好
1
2 3
5. 瞬态传热分析
非均匀的初始温度
如果模型的初始温度分布
已知但不均匀，使用这些
菜单将初始条件施加在特
4
定节点上
5
QUST
8
大家好
5. 瞬态传热分析
ANSYS 瞬态传热分析的主要步骤 1.建立有限元模型 2.施加载荷并求解 3.求解 4.查看分析结果
QUST
5
大家好
5. 瞬态传热分析
在瞬态分析中，载荷步和子步的定义与非线性稳态分析十分类似。载荷定义的每个载荷步的终点，并可以随时间阶跃或渐进的施加。
每个载荷步的求解是在子步上得到。子步长根据时间积分步长得到。
自动时间步 (ATS) 同样适用于瞬态分析，可以简化 ITS选择。 ITS选择将影响到瞬态分析的精度和非线性收敛性 (如果存在)。
Restart
大家好
QUST
10条件分为两种情况：其一，初始温度场已知；其二，初始温度场未知。

ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第12章-热分析

第12章热分析热力学分析（简称热分析）用于计算一个系统或部件的温度分布及其他各种热物理参数，如热量的获取与损失、热梯度、热流密度（热通量）等。

热分析在许多工程应用中扮演着非常重要的角色，如内燃机、涡轮机、换热器、电子元件等。

★ 了解传热的基础知识。

12.1 传热概述传热分析（Steady-State Thermal Analysis ）遵循热力学第一定律，即能量守恒定律。

对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出），则：PE KE U W Q Δ+Δ+Δ=−式中Q 为热量，W 为所做的功，ΔU 为系统的内能，KE Δ为系统的动能，PE Δ为系统的势能。

对于大多数工程传热问题：0＝＝PE KE ΔΔ若不考虑做功，即0=W ，则U Q Δ=；对于稳态热分析：0=Δ=U Q即流入系统的热量等于流出的热量；对于瞬态热分析：q dU dt =即流入或流出的热传递速率q 等于系统内能的变化。

12.1.1 传热方式热分析包括热传导、热对流、热辐射三种传热方式。

ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通1．热传导热传导可以定义为完全接触的两个物体之间，或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能交换。

热传导遵循傅里叶定律：dxdT k q −=′′ 式中q ′′为热流密度（W/m 2），k 为导热系数。

2．热对流热对流是指固体的表面与它周围接触的流体之间，由于温差的存在引起的热量交换。

热对流可以分为两类：自然对流和强制对流。

热对流用牛顿冷却方程来描述：)(B T S T h q −=′′ 式中h 为对流换热系数（或称膜传热系数、给热系数、膜系数等），S T 为固体表面的温度，B T 为周围流体的温度。

3．热辐射热辐射是指物体发射电磁能，并被其他物体吸收转变为热的热量交换过程。

物体温度越高，单位时间内辐射的热量就越多。

热传导和热对流都需要有传热介质，而热辐射无须任何介质。

实质上，在真空中的热辐射效率最高。

ansys稳态及瞬态热分析.ppt

Guidelines Them-2
目录（续）
第三章稳态传热分析一、稳态传热的定义二、热分析的单元三、ANSYS稳态热分析的基本过程练习第四章瞬态传热分析一、瞬态传热分析的定义二、瞬态热分析的单元及命令三、ANSYS瞬态热分析的主要步骤
1、建模 2、加载求解 3、后处理
四、相变问题练习
Them-11
第一讲、符号与单位
项目
国际单位
英制单位
ANSYS代号
长度
m
ft[英尺]
时间
s
s
质量
Kg
lbm [磅质量]
温度
℃
oF
力
N
lbf
能量（热量）
J
BTU[英制热单位]
功率（热流率）
W
BTU/sec
热流密度
W/m2
BTU/sec-ft2
生热速率
W/m3
BTU/sec-ft3
导热系数
W/m-℃
BTU/sec-ft-oF
Lesson Objectives
第一讲、符号与单位第二讲、传热学经典理论回顾第三讲、热传递的方式第四讲、稳态传热第五讲、瞬态传热第六讲、线性与非线性第七讲、边界条件、初始条件第八讲、热分析误差估计
2001年10月1日 2020/4/16
*ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)
*ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)
Them-6
ANSYS的热分析
P-2. ANSYS的热分析
Objective

(完整)ANSYS热分析详解

第一章简介一、热分析的目的热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度(热通量〕等。

热分析在许多工程应用中扮演重要角色,如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。

二、ANSYS的热分析•在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED 五种产品中包含热分析功能，其中ANSYS/FLOTRAN不含相变热分析。

•ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程,用有限元法计算各节点的温度，并导出其它热物理参数。

•ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。

此外,还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。

三、ANSYS 热分析分类•稳态传热:系统的温度场不随时间变化•瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化四、耦合分析•热－结构耦合•热－流体耦合•热－电耦合•热－磁耦合•热－电－磁－结构耦合等第二章基础知识一、符号与单位W/m 2—℃二、传热学经典理论回顾热分析遵循热力学第一定律,即能量守恒定律：●对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出〕PE KE U W Q ∆+∆+∆=-式中：Q —— 热量; W —- 作功；∆U ——系统内能; ∆KE —-系统动能; ∆PE ——系统势能；● 对于大多数工程传热问题：0＝＝PE KE ∆∆； ● 通常考虑没有做功：0=W , 则:U Q ∆=；●对于稳态热分析：0=∆=U Q ,即流入系统的热量等于流出的热量； ●对于瞬态热分析：dtdUq =，即流入或流出的热传递速率q 等于系统内能的变化. 三、热传递的方式1、热传导热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换。

热传导遵循付里叶定律：dxdT k q -=''，式中''q 为热流密度(W/m 2），k 为导热系数（W/m-℃），“—”表示热量流向温度降低的方向。

ANSYS热分析指南——ANSYS瞬态热分析

4.1瞬态传热的定义ANSYS/Multiphysics , ANSYS/Mechanical, ANSYS/FLOTRANANSYS/Professional 这些产品支持瞬态热分析。

瞬态热分析用于计算一个系统的随时间变化的温度场及其它热参数。

在工程上一般用瞬态热分析计算温度场，并将之作为热载荷进行应力分析。

许多传热应用一热处理问题，喷管，引擎堵塞, 管路系统，压力容器等，都包含瞬态热分析。

瞬态热分析的基本步骤与稳态热分析类似。

主要的区别是瞬态热分析中的载荷是随时间变化的。

为了表达随时间变化的载荷，可使用提供的函数工具描述载荷〜时间曲线并将该函数作为载荷施加（请参考《ANSYS Basic Porcedures Guide 》中的“施加函数边界条件载荷”），或将载荷〜时间曲线分为载荷步。

载荷〜时间曲线中的每一个拐点为一个载荷步，如下图所示：图4-1用荷载步定义时变荷载对于每一个载荷步，必须定义载荷值及时间值，同时还需定义其它载荷步选项，如：载荷步为渐变或阶跃、自动时间步长等，定义完一个载荷步的所有信息后，将其写为载荷步文件，最后利用载荷步文件统一求解。

本章对一个铸件的分析的实例对此有进一步说明。

4.2瞬态热分析中使用的单元和命令瞬态热分析中使用的单元与稳态热分析相同，第三章对单元有简单的描述。

要了解每个单元的详细说明，请参阅《 ANSYS Eleme nt Refere nee 》。

要了解每个命令的详细功能，请参阅《ANSYS Comma nds Refere nce 。

4.3瞬态热分析的过程瞬态热分析的过程为：建模施加荷载并求解ANSYS 热分析指南（第四章）第四章瞬态热分析Load▲ Stepped (KBCJ) ■SteppedSteady<state analysis在后处理中查看结果以下的内容将讲述瞬态分析的基本步骤，由于并不是每个瞬态分析的过程都一致，因此本书先对整个过程进行了一般的讲解，再进行实例的分析。

ANSYS workbench稳态及瞬态热分析

b. 网格控制：在Details of “Mesh ” 中单击sizing，size function选择 Proximity and Curvature（临近以及曲率）选项
c. 选中Mesh，单击鼠标右键
→Generate Mesh
c
1
稳态热分析实例
划分网格 e. 对于曲面模型使用Proximity and Curvature（临近以及曲率）网格控制会
k导热系数（W/(m·℃)），q二次导数为热流密度（W/m^2）
1
热分析简介
基本的传热方式：热传导、热对流、热辐射、相变 2. 热对流（Convection）对流是指温度不同的各个部分流体之间发生相对运动所引起的热量传递方式。热对流满足牛顿冷却方程：
q" h(Ts Tb)
q"为热流密度； h为物质的对流传热系数； TS是固体的表面温度； Tb为周围流体温度。
（续）
1
流程简介ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
材料属性
1
流程简介
装配体与接触
•对于复杂的装配体模型，如果零件初始不接触将不会互相传热
•如果初始有接触就会发生传热
•对于不同的接触类型，将会决定接触面以及目标面之间是否会发生热量传递。可以利用pinball调整模型可能出现的间隙，如下表所示：
接触类型
•节点位于Pinball 内：
Mechanical。选中模型树 Geometry 下模型1 2. 在Detail of “1”中，展开Material选项，单击Assignment后三角 3. 在下拉菜单中选择Copper Alloy
1
稳态热分析实例
划分网格 a. 首先使用程序自动划分网格，查

ansys热分析常用单元

ansys热分析常用单元
Ansys热分析包括：
稳态传热：系统温度场不随时间变化；
瞬态传热：系统温度场随时间明显变化。

热分析单元大概涉及到40种，其中纯粹用于热分析的有14种：线性：
LINK32：两维二节点热传导单元
LINK33：三维二节点热传导单元
LINK34：二节点热对流单元
LINK31：二节点热辐射单元
二维单元：
PLANE55：四节点四边形单元
PLANE77：八节点四边形单元
PLANE35：三节点三角形单元
PLANE75：四节点轴对称单元
PLANE75：八节点轴对称单元
三维实体：
SOLID87：六节点四面体单元
SOLID70：八节点六面体单元
SOLID90：二十节点六面体单元
壳：
SHELL57：四节点
点：
MASS71：质量点。

ANSYS稳态和瞬态分析步骤简述..

ANSYS稳态和瞬态热模拟基本步骤基于ANSYS 9。

0一、稳态分析从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上，热分析包括稳态和瞬态热分析。

其中，稳态指的是系统的温度场不随时间变化，系统的净热流率为0，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量：（3-1）=0+-q q q流入生成流出在稳态分析中，任一节点的温度不随时间变化.基本步骤:（为简单起见，按照软件的菜单逐级介绍）1、选择分析类型点击Preferences菜单,出现对话框1。

对话框1我们主要针对的是热分析的模拟，所以选择Thermal.这样做的目的是为了使后面的菜单中只有热分析相关的选项.2、定义单元类型GUI：Preprocessor>Element Type〉Add/Edit/Delete 出现对话框2对话框2点击Add，出现对话框3对话框3在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种，根据所建立的模型选择合适的热分析单元。

对于三维模型，多选择SLOID87:六节点四面体单元。

3、选择温度单位默认一般都是国际单位制，温度为开尔文(K）.如要改为℃，如下操作GUI：Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。

4、定义材料属性对于稳态分析,一般只需要定义导热系数，他可以是恒定的，也可以随温度变化。

GUI: Preprocessor〉Material Props> Material Models 出现对话框4对话框4一般热分析，材料的热导率都是各向同性的，热导率设定如对话框5.对话框5若要设定材料的热导率随温度变化,主要针对半导体材料。

则需要点击对话框5中的Add Temperature选项，设置不同温度点对应的热导率，当然温度点越多，模拟结果越准确.设置完毕后,可以点击Graph按钮,软件会生成热导率随温度变化的曲线。

对话框5中，Material菜单，New Model选项，添加多种材料的热参数。

ansys热分析瞬态稳态

TThheemm--1144
第十四页，共一百三十四页。
第四讲、稳态传热
如果系统的净热流率为０，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量：q流入+q生成-q流出=0，则系统处于热稳态。在稳态热分析中
任一节点的温度不随时间变化。稳态热分析的能量平衡方程为（以矩阵形式表示）
[K]{T}={Q}
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Guidelines
Them-1 第一页，共一百三传热分析
一、稳态传热的定义
二、热分析的单元三、ANSYS稳态热分析的基本过程练习第四章瞬态传热分析
一、瞬态传热分析的定义二、瞬态热分析的单元及命令三、ANSYS瞬态热分析的主要步骤
式中[:C]为比[K热]为矩传阵导,考矩虑阵系，包统含内T导能热的系增数加、;对流系数及辐射率和形状系数；
{T}为节点温度向量； { }为温度对时间的导数;
{Q}为节点热流率向量，包含热生成。
T
2001年年1100月月11日日 22002222//44/5/5
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2001年年1100月月11日日 22002222//44/5/5
*ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao (011001)
Guidelines 第十TT七hh页eemm，--共1177一百三十四页。
第七讲、边界条件、初始条件
ANSYS热分析的边界条件或初始条件可分为七种：
Module Objective

ansys热分析瞬态稳态

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ansys-热分析-瞬态-稳态

热分析(ansys教程)

ANSYS热分析详解

ansys瞬态热分析教程及实例

ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第12章-热分析

ansys稳态及瞬态热分析.ppt

最新ANSYS热分析指南——ANSYS稳态热分析

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ANSYS热分析指南——ANSYS瞬态热分析

ANSYS workbench稳态及瞬态热分析

ansys热分析常用单元

ANSYS稳态和瞬态分析步骤简述..

ansys热分析瞬态稳态