用ANSYS软件对行波管收集极进行辐射热分析
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热分析详解
ANSYS热分析详解ANSYS（工程仿真软件）是一种广泛应用于工程领域的有限元分析软件。
它不仅可以进行结构力学分析，还可以进行热分析。
热分析是通过数值模拟来研究物体在不同温度和热载荷条件下的热行为。
下面将详细介绍ANSYS热分析的一般步骤和常见应用。
热分析的步骤通常包括几个关键步骤：1.几何建模：通过ANSYS软件创建物体的三维几何模型。
可以使用软件内置的几何建模工具或从其他CAD软件导入几何模型。
2.材料定义：选择适当的材料，并在ANSYS中定义其热特性，如导热系数、比热容和线膨胀系数等。
3.网格划分：将几何模型分割成许多小单元，称为有限元。
每个有限元具有一组方程来描述其热行为。
网格划分的质量直接影响到最终结果的准确性，因此需要仔细选择合适的网格划分方法。
4.边界条件：指定物体的边界条件，如温度、热流、辐射、对流等。
这些边界条件会影响物体的热传导和热平衡。
5.求解：通过解决一组非线性偏微分方程来计算物体的温度分布。
ANSYS使用有限元方法来求解这些方程，并返回物体在不同点上的温度值。
6.后处理：对计算结果进行可视化和分析。
ANSYS可以绘制温度分布图、热通量图、温度梯度图等，以帮助用户更好地理解和分析物体的热行为。
1.电子器件散热分析：在电子设备中，散热问题常常是一个关键问题。
通过ANSYS热分析，可以评估电子器件所产生的热量，以及散热器的性能，从而确保设备的可靠性和性能。
2.汽车发动机冷却分析：汽车发动机的性能和寿命受限于冷却系统的效果。
ANSYS热分析可以帮助评估不同冷却系统的性能，并优化设计以提高发动机的效率和耐久性。
3.压力容器热应力分析：在高温和高压条件下，压力容器可能会发生热应力。
ANSYS热分析可以帮助评估容器的热应力，并指导合适的设计改进。
4.太阳能热系统分析：太阳能是一种可再生能源，可以通过太阳能热系统将太阳能转化为热能。
ANSYS热分析可以帮助评估太阳能热系统的性能，并优化设计以提高能量转化效率。
ansys辐射分析
6.9.4计算并验证形状系数选项然后可以计算形状系数，并验证和得到平均值。
计算并存储形状系数：命令：VFCALCGUI：Main Menu>Radiation>Compute可用如下命令列出所选择单元对的形状系数并计算平均系数：命令：VFQUERYGUI:Main Menu>Radiation>Query用如下命令可将平均系数提取出来：*GET,Par,RAD,VFAVG6.9.5设定载荷选项如果模型有均匀的温度，本步将设定初始温度。
还需要定义载荷步并将边界条件的变化形式设定为渐变。
对所有节点设定初始的均匀温度命令：TUNIFGUI:Main Menu>Solution>Settings>Uniform Temp设定载荷步数量或时间步命令： SUBST或DELTIMGUI:Main Menu>Preprocessor>Loads>-Load StepOpts-Time/Frequenc>Freq and Substps or Time and Substps Main Menu>Preprocessor>Loads>-Load StepOpts-Time/Frequenc>Time-Time Step由于热辐射是高度非线性的，应设定渐变的边界条件命令： KBCGUI:Main Menu>Preprocessor>Loads>-Load StepOpts-Time/Frequency>Time-Time Step6.10静态热辐射分析的几点建议对于只有热流密度(HFLUX)或热流率（HEAT）边界条件的热辐射问题，或热辐射作为热传递主导方式的问题（即低导热系数），应采用“伪瞬态”求解方法来求解静态问题。
主要有如下三个步骤：1．在定义材料属性时，定义材料的密度和比热为常值。
设定这两个材料值的大小并不重要，因为最终是求解稳态问题；2．将求解类型设定为瞬态问题命令：ANTYPTGUI:Main Menu>Solution>New Analysis3．将准静态辐射分析求解为稳态问题命令：QSOPTGUI:Main Menu>Preprocessor>-Load StepOptions->Time/Frequency>Quasi-Static只有当SOLCONTROL,ON时，QSOPT命令才有效。
ANSYS热分析指南——ansys热辐射分析-47页精选文档
ANSYS热分析指南(第六章)第六章热辐射分析6.1热辐射的定义热辐射是一种通过电磁波传递热能的方式。
电磁波以光的速度进行传递，而能量传递与辐射物体之间的介质无关。
热辐射只在电磁波的频谱中占小部分的带宽。
由于辐射产生的热流与物体表面的绝对温度的四次方成正比，因此热辐射有限元分析是高度非线性的。
物体表面的辐射遵循Stefan-Boltzmann定律：式中：—物体表面的绝对温度；—Stefan-Boltzmann常数，英制为0.119×10-10 BTU/hr-in-R，公制为5.67×10-86.2基本概念下面是对辐射分析中用到的一些术语的定义：黑体黑体被定义为在任意温度下，吸收并发射最大的辐射能的物体；通常的物体为“灰体”，即ε< 1；在某些情况下，辐射率（黑度）随温度变化；辐射率（黑度）物体表面的辐射率（黑度）定义为物体表面辐射的热量与黑体在同一表面辐射热量之比。
式中：－辐射率（黑度）－物体表面辐射热量－黑体在同一表面辐射热量形状系数形状系数用于计算两个面之间的辐射热交换，在ANSYS中，可以用隐藏/非隐藏的方法计算2维和三维问题，或者用半立方的方法来计算3维问题。
表面I与表面J之间的形状系数为：形状系数是关于表面面积、面的取向及面间距离的函数；由于能量守恒，所以：根据相互原理：由辐射矩阵计算的形状系数为：式中：－单元法向与单元I,J连线的角度－单元I,J重心的距离有限单元模型的表面被处理为单元面积dAI 及dAJ，然后进行数字积分。
辐射对在辐射问题中，辐射对由一些相互之间存在辐射的面组成，可以是开放的或是闭合的。
在ANSYS中，可以定义多个辐射对，它们相互之间也可以存在辐射ANSYS使用辐射对来计算一个辐射对中各面间的形状系数；每一个开放的辐射对都可以定义自己的环境温度，或是向周围环境辐射的空间节点。
Radiosity 求解器当所有面上的温度已知时，Radiosity 求解器方法通过计算每一个面上的辐射热流来得到辐射体之间的热交换。
ANSYS热辐射第5节
没有实际的平面是真正的散射或反射面。比较 灰暗的平面接近散射面，高度抛光的平面接近 反射面。
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为了简化计算，平面的辐射特性可以在所有的 波长和方向平均。因此，在散射和反射平面之 间没有差别。
两平面间的辐射热传递与它们平面绝对温度差 的四次方成正比:
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灵活的在实体表面施加热载荷。例如，热流密 度与对流可以施加在同一外表面，但ANSYS在 计算过程中仅读取最后施加的面载荷进行计算。 为避免ANSYS只读取一种载荷，可以利用实体 单元承受热流密度，而表面效应单元承受对流 载荷。
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SURF151 实常数:FORMF(角系数)、SBCONST（Stefan-
体单元相吻合，否则计算的结果是不正确的。 生成的SHELL57 或LINK32 单元的取向也很重要。
AUX12 假定辐射的方向是SHELL57 的+Z 向或 LINK32 的+Y 向。因此在生成SHELL57 或LJNK32 单 元时要注意节点的排列顺序。 如果所分析的系统是开放的，即一个面所辐射的热能 未被模型中其它的面吸收，则必须定义一个空间节点， 用于吸收损失的辐射热量。这个节点的位置是任意的。 对于封闭的系统，不应定义空间节点。
命令：ESURF GUI：Main Menu > Preprocessor > Modeling >
Create > Elements > Surf/Contact > Surf -suf > General Surface
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注意： 辐射面上的SHELL57 或LINK32 单元与节点必须与实
ANSYS热分析详解解析
ANSYS热分析详解解析ANSYS是一种强大的有限元分析软件，可以用于各种工程领域的仿真和优化。
其中热分析是ANSYS的一个重要应用之一，可以帮助工程师预测和优化物体在热载荷下的性能。
下面将详细解析ANSYS热分析的相关内容。
首先，热分析是通过求解热传导方程来模拟物体的温度场分布。
热传导方程描述了物体内部的热传导行为，可以用来计算物体不同部位的温度。
在ANSYS中，可以通过设置边界条件、材料属性和加热源等参数来进行热分析。
对于热分析，首先需要定义模型的几何形状。
在ANSYS中，可以使用几何建模工具创建物体的三维模型，或者导入其他CAD软件的模型文件。
然后，在几何模型上定义网格，将物体划分为小的单元，以便求解热传导方程。
ANSYS提供了自动网格划分工具，可以根据用户设置的参数自动生成网格。
接下来，需要为每个单元指定材料属性。
不同材料的热导率、热容和密度等参数不同，会对热传导方程的求解结果产生影响。
在ANSYS中，可以预定义一些常用材料的属性，例如金属、塑料、陶瓷等，并可以根据需要创建自定义材料的属性。
在热分析中，还需要定义物体表面的边界条件。
边界条件可以是固定温度、固定热流量或者固定热通量等。
通过设置合适的边界条件，可以模拟各种实际情况下的热载荷。
例如，在电子设备的热分析中，可以将电子元件的表面设置为固定温度，以模拟电子元件的热散热行为。
除了边界条件，还可以在模型中添加加热源。
加热源可以是点热源、面热源或体热源等。
通过设置加热源的功率和位置，可以模拟物体在外界热源的作用下的温度分布。
例如，在汽车发动机的热分析中，可以将汽缸的燃烧室设置为体热源，以模拟燃烧产生的热量对发动机的影响。
在设置完模型参数后，可以使用ANSYS的求解器来求解热传导方程。
求解器会将边界条件、材料属性和加热源等参数代入到热传导方程中，并计算出物体的温度场分布。
在求解过程中，可以通过设置收敛准则来控制求解的精度和稳定性。
求解完热传导方程后，可以使用ANSYS提供的后处理工具来分析结果。
ANSYS热分析详解解析
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：dxdTkq -=''，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。
热分析(ansys教程)..
施加载荷计算(续)
c、对流 对流边界条件作为面载施加于实体的外表面，计算与
流体的热交换，它仅可施加于实体和壳模型上，对 于线模型，可以通过对流线单元LINK34考虑对流。
Command Family: SF GUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-
热传递的方式(续)
3、热辐射
✓ 热辐射指物体发射电磁能，并被其它物体吸收转变 为热的热量交换过程。物体温度越高，单位时间辐 射的热量越多。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。
✓ 在工程中通常考虑两个或两个以上物体之间的辐射，
系统中每个物体同时辐射并吸收热量。它们之间的
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}
➢ 式中： [K]为传导矩阵，包含导热系数、对流系数 及辐射率和形状系数；{T}为节点温度向量；{Q}为 节点热流率向量，包含热生成；
✓ 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
ANSYS的热分析分类
❖ ANSYS的热分析分类 ✓ 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 ❖ 与热有关的耦合分析 ✓ 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
Ansys热分析教程
Ansys热分析教程Ansys 热分析教程第⼀章简介⼀、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、符号与单位项⽬国际单位英制单位ANSYS代号长度m ft时间s s质量Kg lbm温度℃oF⼒N lbf能量（热量）J BTU功率（热流率）W BTU/sec热流密度W/m2BTU/sec-ft2⽣热速率W/m3BTU/sec-ft3导热系数W/m-℃BTU/sec-ft-oF KXX对流系数 W/m2-℃BTU/sec-ft2-oF HF密度Kg/m3lbm/ft3DENS⽐热J/Kg-℃BTU/lbm-oF C●对于⼀个封闭的系统（没有质量的流⼊或流出〕式中:Q——热量;W——作功;——系统内能;——系统动能；——系统势能；●对于⼤多数⼯程传热问题：；●通常考虑没有做功：,则：；●对于稳态热分析：，即流⼊系统的热量等于流出的热量；●对于瞬态热分析：，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。
ANSYS热分析指南
ANSYS 热分析指南第一章简介1.1 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，我们一般关心的参数有：温度的分布热量的增加或损失热梯度热流密度热分析在许多工程应用中扮演着重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等等。
通常在完成热分析后将进行结构应力分析，计算由于热膨胀或收缩而引起的热应力。
1.2ANSYS中的热分析ANSYS/Multiphysics 、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Professional 、ANSYS/FLOTRAN种产品中支持热分析功能。
ANSY洪分析基于由能量守恒原理导出的热平衡方程，有关细节，请参阅《ANSYS Theory Referenee》。
ANSY使用有限元法计算各节点的温度，并由其导出其它热物理参数。
ANSY创以处理所有的三种主要热传递方式：热传导、热对流及热辐射。
1.2.1 对流热对流在ANSYS^作为一种面载荷，施加于实体或壳单元的表面。
首先需要输入对流换热系数和环境流体温度，ANSYS各计算出通过表面的热流量。
如果对流换热系数依赖于温度，可以定义温度表，以及在每一个温度点处的对流换热系数。
1.2.2 辐射ANSYS1供了四种方法来解决非线性的辐射问题：辐射杆单元（LINK31）使用含热辐射选项的表面效应单元（SURF151-2D或SURF152-3D在AUX12中，生成辐射矩阵，作为超单元参与热分析使用Radiosity求解器方法有关辐射的详细描述请阅读本指南第四章。
1.2.3特殊的问题除了前面提到的三种热传递方式外，ANSY埶分析还可以解决一些诸如：相变（熔融与凝固）、内部热生成（如焦耳热）等的特殊问题。
例如，可使用热质点单元MASS7模拟随温度变化的内部热生成。
1.3热分析的类型ANSYSfc持两种类型的热分析：1 •稳态热分析确定在稳态的条件下的温度分布及其他热特性，稳态条件指热量随时间的变化可以忽略。
ANSYS基础教程—热分析
ANSYS基础教程—热分析关键字：ANSYS ANSYS教程ANSYS热分析信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享本文简述了进行稳态热分析的过程.有两方面的目的:重申第4章所介绍的典型分析步骤；介绍热荷载与边界条件.包括的主题有：概述、分析过程、专题讨论。
A. 概述·热分析用于确定结构中温度分布、温度梯度、热流以及其它类似的量.·热分析可能是稳态的或瞬态的.–稳态是指荷载条件已被“设置”成稳定状态，几乎不随时间变化. 如: 铁获得了预先设置的温度.–瞬态* 指条件随时间变化而变化. 如: 铸造中金属从熔融状态变为固态的冷却过程.·热荷载条件可能是:温度模型区温度已知.对流表面的热传递给周围的流体通过对流。
输入对流换热系数h和环境流体的平均温度Tb热通量* 单位面积上的热流率已知的面.热流率* 热流率已知的点.热生成率* 体的生热率已知的区域.热辐射* 通过辐射产生热传递的面. 输入辐射系数, Stefan-Boltzmann常数, “空间节点”的温度作为可选项输入.绝热面“完全绝热”面，该面上不发生热传递.B. 分析过程·稳态热分析过程和静力分析类似:–分析过程·几何尺寸（模型）·划分网格–求解·荷载条件·求解–后处理·查看结果·检查结果是否正确·通过(Main Menu > Preferences)把图形用户界面的优先级设置成热分析. 前处理几何尺寸（模型）·既可用ANSYS建立模型，也可用其它方法建好模型后导入.·模型建好后，以上两种建模方法的具体过程将不再显示.-划分网格·首先定义单元属性: 单元类型, 实常数, 材料属性.-单元类型·下表给出了常用的热单元类型.·每个结点只有一个自由度: 温度常用的热单元类型-材料属性–必须输入导热系数, KXX.–如果施加了内部热生成率，则需指定比热(C).–ANSYS提供的材料库(/ansys57/matlib)包括几种常用材料的结构属性和热属性, 但是建议用户创建、使用自己的材料库.–把优先设置为“热分析”，使材料模型图形用户界面只显示材料的热属性.-实常数–主要应用于壳单元和线单元.·划分网格.–存储数据文件.–使用MeshTool划分网格. 使用缺省的智能网格划分级别6可以生成很好的初始网格.·至此完成前处理，下面开始求解.求解荷载·指定的温度–热分析的自由度约束–Solution > -Loads-Apply > Temperature–或D命令系列(DA, DL, D)·热流–这些是面荷载–Solution > -Loads-Apply > Convection–或SF命令系列(SFA, SFL, SF, SFE)·绝热面–“完全绝热”面，该面上不发生热传递.–这是缺省条件, 如,没有指定边界条件的任何一个面都被自动作为绝热面处理.·其它可能的热荷载:–热通量(BTU / (hr-in2)–热流(BTU / hr)–热生成率(BTU / (hr-in3)–热辐射(BTU / hr)求解·首先存储数据库文件.·然后输入SOLVE命令或点击菜单Solution > -Solve-Current LS.–结果被写入结果文件, jobname.rth, 该结果文件同时也写入内存中的数据库文件.·至此完成求解过程. 下面进入后处理部分.后处理查看结果·典型的等值线绘图包括温度等值线，温度梯度等值线和热通量等值线–General Postproc> Plot Results > Nodal Solu…(或Element Solu…)–或用PLNSOL(或PLESOL)·对3-D 实体模型绘制云图时，选项isosurfaces(等值面)是非常有用的. 用/CTYPE命令或Utility Menu > PlotCtrls> Style > Contours > Contour Style.·检查结果是否正确·温度是否在预期的范围内?–在指定温度和热流边界的基础上，估计预期的范围.·网格大小是否满足精度?–和受力分析一样，可以画出非均匀分布的温度梯度(单元解) 并找出高梯度的单元. 这些区域可作为重新定义网格时的参考.–若节点温度梯度（平均的）和单元温度梯度（非平均的）之间的差别很大，则可能是网格划分太粗糙.。
使用ANSYS接触单元模拟研究行波管收集极的接触热阻
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟使用ANSYS 接触单元模拟研究行波管收集极的接触热阻收集极是行波管的主要发热部件，本文利用ANSYS 对某行波管的四级降压收集极进行了热分析，其中利用了ANSYS 中的接触单元CONTA172 和TARGE169 来模拟收集极各零件间的接触热阻。
该方法相对以前人们采用接触区过渡薄层的方法更加简便，特别是解决了接触区过渡薄层划分网格困难、计算量巨大的难题。
通过分析，本文给出了收集极的最高温度随接触面积比和配合间隙变化的规律。
空间行波管是通信、导航、数传等卫星系统中不可或缺的核心器件，具有微波功率放大的作用。
由于卫星上使用的行波管具有不可更换的特点，因此要求器件具有很高的工作可靠性。
通信和导航卫星的服役时间长( 10- 15 年) ，因此要求器件具有15 年以上的长寿命。
收集极是行波管的主要发热部件，产生的热量接近整个行波管产生热量的2/ 3。
收集极散热性能的优劣直接影响空间行波管的工作稳定性和可靠性。
因此需要对空间行波管收集极的散热性能进行充分热设计。
收集极电极与收集极瓷、收集极瓷与外筒接触界面处的接触热阻对热量的传导具有阻碍作用，因此对收集极的热分析必须考虑接触热阻的影响。
文献在分析行波管收集极的散热性能时考虑了接触热阻的影响。
文献中考虑了收集极各零件间接触热阻的影响，结果表明由接触热阻造成的温升约占收集极内外温差的1/ 3; 文献利用ANSYS,在收集极零件接触界面处加入过渡薄层来模拟接触热阻的影响，结果表明收集极最高温度比不考虑接触热阻时升高了13.3℃。
韩勇等在模拟慢波结构的接触热阻时也采用的是在过渡区加入仿真薄层的方法。
采用过渡薄层的方法模拟接触热阻，存在着划分网格困难和计算量巨大。
ANSYS的热分析
第一章简介一、热分析之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之热分析•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 热分析之分类•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、耦合分析之•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：dxdTkq -=''，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
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〕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：dxdTkq -=''，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热分析详解解析
A N S Y S热分析详解解析-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN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 kq -=''，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
ansys热分析ANSYS热分析引言热分析是一种在工程领域广泛应用的分析方法，它可以用来研究物体在不同温度条件下的热传导、热扩散和热辐射等问题。
ANSYS是一款被广泛应用于工程仿真的软件，其中包括了强大的热分析功能。
本文将介绍ANSYS热分析的基本原理、流程以及在不同工程领域中的应用。
一、ANSYS热分析的基本原理ANSYS热分析基于热传导和热辐射的基本原理，通过数学和物理模型来描述和分析物体在不同温度条件下的热行为。
热传导是指热能通过物质内部的分子运动传递的过程，而热辐射则是指物体通过电磁波的辐射传递热能的过程。
热分析可以帮助工程师预测和优化物体在真实工作环境下的热性能，从而提高产品的质量和可靠性。
二、ANSYS热分析的流程ANSYS热分析的流程通常包括几个基本步骤，下面将逐一介绍：1. 几何建模：在进行热分析之前，需要通过ANSYS软件进行几何建模，将待分析的物体建模成三维几何模型。
这一步骤可以使用ANSYS的几何建模工具来完成，如DesignModeler等。
2. 网格划分：在几何建模完成后，需要将几何模型分割成小的单元，如三角形或四边形等，以便进行数值计算。
这一步骤被称为网格划分或网格生成，通常使用ANSYS的网格划分工具进行。
3. 材料属性设置：在进行热分析之前，需要对物体的材料属性进行设置，如热导率、比热容等。
这些参数将影响热传导的速度和过程。
4. 边界条件设置：在热分析中，需要设置物体的边界条件，如温度边界条件、热通量边界条件等。
这些边界条件描述了物体在不同部位的热输入和输出。
5. 求解和结果分析：在完成前面的步骤后，可以使用ANSYS的求解器来求解热传导方程和辐射传热方程。
求解完成后，可以对结果进行分析，如温度分布、热流量等。
三、ANSYS热分析在不同工程领域中的应用1. 汽车工程：ANSYS热分析在汽车工程领域中有着广泛的应用。
例如，可以通过热分析来研究发动机的热耗散问题，优化散热系统的设计，提高发动机的工作效率和寿命。
ANSYS热分析详解解析
A N S Y S热分析详解解析-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN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 kq -=''，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培训教程：热分析-热辐射
ANSYS培训教程：热分析-热辐射什么是热辐射辐射是一种通过电磁波传递能量的方式。
电磁波以光速传播且无需任何介质。
热辐射仅为电磁波谱中的一小段。
因为由于热辐射引起的热流与物体表面绝对温度的四次方成正比，因此热辐射分析是高度非线性的。
分析热辐射问题ANSYS提供了三种方法分析热辐射问题：用LINK31，辐射线单元，分析两个点或多对点之间的热辐射；用表面效应单元SURF19或SURF22，分析点对面的热辐射；用AUX12，热辐射矩阵生成器，分析面与面之间的热辐射以上三种方法既可用于稳态热分析，也可用于瞬态热分析。
热辐射分析要注意温度的单位制，因为计算热辐射使用的温度单位是绝对温度。
如果在加载时使用的是华氏温度，就要设置460的差值；如果为摄氏温度，差值为273。
Command:TOFFSTGUI: Main Menu>Preprocessor>Loads>Analysis OptionsGUI: Main Menu>Solution>Analysis Options使用LINK31—辐射线单元LINK31是一个两节点非线性线单元，用于计算由辐射引起的两点之间的热传递。
此单元要求输入如下的实常数：有效的热辐射面积；形状系数辐射率Stefan-Boltzmann 常数使用表面效应单元表面效应单元可以方便地分析点与面之间的辐射传热。
SURF19用于两维模型，SURF 22用于三维模型。
单元应设置为包含辐射KEYOPT(9)。
五、使用AUX12—辐射矩阵生成器此方法用于计算多个辐射面之间的辐射传热。
这种方法生成辐射面之间形状系数矩阵，并将此矩阵作为超单元用于热分析。
AUX12方法由三个步骤组成：定义辐射面生成辐射矩阵在热分析中使用辐射矩阵1、定义辐射面(1)、PREP7中建模、划分网格。
辐射面往往是3D模型中的面或2D模型中的边，如下图所示：(2)、在辐射表面用SHELL57（3D）或LINK32（2D）划分网格。
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将 上 升 ， 集极 内最 高 温度 和翼 片温 度 之 差 为 一 恒 收 定值 ， 因此 也将 上 升 ， 由于 Ｔ２ Ｔ１ 般 小 于 １ ６ 但 ／ 一 ／，
则 （ ／ ） ０ ０ １ 因 此 Ｔ 变 化 时 对 Ｔｌ Ｔ２ Ｔ１ ＜ ．０ ， ２ 的影 响
关 键 词 ： ＮＳ Ｓ软 件 ；收集 极 ； 射 热 分 析 Ａ Ｙ 辐 中 圈 分 类 号 ： Ｎ１ ４ Ｔ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０ ２ ９ ５ ２ ０ ） １ ０ ９ ３ １ ０ —８ ３ （ ０ ６ ０ —０ ７ —０
行 波 管收集 极 是行 波管 中发热 最严 重 的部 件之
极 的设 计工 作提 供一 些依 据 和分 析方法 。
需 要 指 出 的是 ， 文 中 的收集 极 结 构 在 实 际使 本 用中采 用对 流散 热 ， 文 只是 以此 结 构 为例 进 行 收 本 集极辐 射散 热分 析 ， 以 当翼 片 数 目较 少 的 时候 得 所 到 的 收集极 最高 温度 和实 际 中收集极 所能 承受 的温
１ 影 响收 集 极 辐 射 结 果 的 因素 分 析
本 文 是 在 三 维 的 情 况 下 对 行 波 管 收 集 极 进 行 辐
射热 分析 的 ， 主要 研 究 在 辐 射 散热 情 况下 几 种 因素 对 收集 极温 度分 布 的影 响 。 １ １ 外界环 境 温度对 收 集极 最 高温度 分布 的 影响 ． 在 辐 射散 热 条 件 下 ， 界 环境 温 度 将 会影 响收 外 集 极 的散热 情 况 。根 据 辐射散 热 公式 ：
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈｅ ｍａ ａ ｉ ｔ ｎ ｌｓｓａ ｏｕ ｒ ｌｒ ｄ ａ ｉ ａ ａｙ ｉ ｂ ｔＴＷ Ｔ ’ ｓｂ ｅ ａ ｒｅ ｔｉ ｈｉ ｒ ｉｌ ｏｎ Ｓｈａ ｅ ｎ ｃ ｒｉｄ ｏｕ ｎ ｔ ｓ ａ ｔｃｅ．Ａｎ ｈ ｏ ｃ ｕ ｉｎｓ ｄ ｔ ｅ ｃ ｎ ｌ ｓｏ ｄ ａ ｒ ｍ ｈｅ ａ ａｙ ｉ ａ ｒ ｖｄｅ ｓ ｍｅ ｒ ｆｒ ｎ ｅ ｏ ｈｅ ｄ ｓｇｎ ｏ ｏｌ ｃ ｏ ｓｆｏ ｔ ｉｗ ｏ ｎｔｏｆｔ ｒ ａ ｒ ｗｎ ｆｏ ｔ ｎ ｌ ｓｓｃ ｎ ｐ ｏ ｉ ｏ ｅ ｅ ｅ ｃ ｓｆ ｒ ｔ ｅ ｉ ｆ ｃ ｌ ｔ ｒ ｒ ｍ ｈｅ ｖｅ ｐ ｉ ｈｅ ｅ ｍ ｌ
维普资讯
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研 究 与 设 计 ・
用 ＡＮ ＹＳ软 件 对 行 波 管收 集极 进行 辐射 热 分 析 Ｓ
李 晓 影
（ 京 真 空 电 子 技 术 研 究 所 ， 京 １ ０ １ ） 北 北 ０ ０ ６
Ｉ ｅ ｔｇ ｔｏ ｆＣｏ ｌ ｃ ｏ ｓ’Ｔｈ ｒ ａ ｄ ａ ｉ ｎ ｉ ｎｖ ｓ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｌｅ ｔ ｒ ｅ ｍ ｌＲａ ｉ ｔｏ ｎ
Ｔｒ ｖ ｌｎ ａ ｅ Ｔｕ ｅ ｉ ｇ ＡＮＳ ａ ｅ ｉ ｇ Ｗ ｖ ｂ ｓ Ｕｓ ｎ ＹＳ
ＬＩＸｉｏ ｙ ｎ ａ － ｉｇ
（ ｅ ｉｇ Ｖ ｃ ｕ Ｅ ｅｔｏ ｉ ｓ ｒｈ Ｉｓｉ ｔ ， ｅ ｉｇ １ ０ １ Ｃ ｉａ） Ｂ ｉ ｎ ａ ｕ ｍ ｌｃｒｎｃ Ｒｅｅ ｃ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｂ ｉ ｎ ０ ０ ６， ｈ ｎ ｊ ｓ ａ高 ， 当翼 片增 多到 １ ６个 以上
，
收集极 的散 热性 能影 响着 管 子 的工作稳 定性 ， 因
时， 收集 极 的最高 温度 才降 到 了可 以使用 的范 围。
此 对 收 集 极 进 行 热 分 析 是 十 分 必 要 的 。 通 过 热 分 析
可 以定量地 确 定 收集 极 的温 度 分 布 ， 以从 一个 方 可 面 指导 收集极 的设 计 工作 。 传热 有 三种方 式 ， 传导 、 流和辐 射 ， 中 ， 对 其 辐射 散热 的效 果 小 于 热 传 导 和 热 对 流 方 式 引 起 的换 热 量 。一 般在 地面 上工作 的行 波 管收集 极 大多 采用 传
导 或对 流进 行散 热 ， 是对 于空 间行 波管 ， 但 由于重 量
和制作 工艺 的考 虑 以及 辐射 散 热 本 身 的优 势 ， 几 近 年出现 了采 用辐 射 散 热 的趋 势 ， 辐射 散 热 主 要 通 过 散 热翼 片将 热量 辐射 到空 间 中而达 到降 温 的 目的。 本 文 主要是 针对 空 间行 波 管 收集极 的辐 射散 热 进 行 的 ， 文 的 目的在 于通过辐 射 热分析 ， 大致 确 本 能 定 散热 翼 片的长 度 和数 目以及 外 界环境 温度 等 因素 对 收集极 温度 的影 响 ， 实 际 中采 用 辐射 散 热 收 集 为
ａｓ ｃｔ ｐｅ ｓ．
Ｋｅ ｒ ：ＡＮＳ ｙ ｗｏ ｄｓ ＹＳ；ＴＷ Ｔ ；Ｃ ｌｃｏ ｏｌ ｔ ｒ；Ｔｈｅ ｍａ ａ ａ ｉｎ ａ ｌ ｓｓ ｅ ｒ ｌｒ ｄｉｔｏ ｎａｙ ｉ
摘 要 ： 重介绍 了 Ａ Ｙ 着 ＮＳ Ｓ有 限元 分 析 软件 在行 波 管 收 集 极 辐 射 热 分 析 方 面 的 工 作 ， 射 热 分 析 的 结 论 可 以 为 实 际 中 收 辐 集 极 的 设计 工 作 提 供 一 些 参 考 和 依 据 。
Ｗ ＝ （ Ｔ 一ｄ ！ ・ ｄ｛ Ｔ） ｓ
＝ｄ （ Ｔ｛１一（ ／ ））・ｓ Ｔ２Ｔ１ （） １
式 中 ， 为外 界环 境 温 度 ；Ｔ， 散 热 翼 片 表 面 温 Ｔ２ 为
度 ； 为翼 片材料 的 辐射 率 ； 为耗 散 功 率 ； 为散 Ｗ Ｓ
热面积。 由式 （ ） 知 ， Ｗ 和 Ｓ 不 变 ， ２上 升 时 ， １ 可 当 Ｔ Ｔ１