ANSYS传热分析实例汇总

实例1：

某一潜水艇可以简化为一圆筒，它由三层组成，最外面一层为不锈钢，中间为玻纤隔热层，最里面为铝层，筒内为空气，筒外为海水，求内外壁面温度及温度分布。

几何参数：筒外径30 feet

总壁厚 2 inch

不锈钢层壁厚inch

玻纤层壁厚 1 inch

铝层壁厚inch

筒长200 feet

导热系数不锈钢BTU/ 玻纤BTU/ 铝

BTU/边界条件空气温度70 o F

海水温度o F

空气对流系数BTU/ 海水对流系数80 BTU/沿垂直于圆筒轴线作横截面，得到一圆环，取其中1度进行分析,如图示。

以下分别列出log文件和菜单文件。

/filename, Steady1

/title, Steady-state thermal analysis of submarine

/units, BFT

Ro=15 !外径(ft)

Rss=15-12) !不锈钢层内径ft)

Rins=15-12) !玻璃纤维层内径(ft)

Ral=15-(2/12) !铝层内径 (ft)

Tair=70 !潜水艇内空气温度

Tsea= !海水温度

Kss= !不锈钢的导热系数 (BTU/ !玻璃纤维的导热系数 (BTU/ !铝的导热系数(BTU/ !空气的对流系数(BTU/ !海水的对流系数(BTU/ !定义二维热单元

mp,kxx,1,Kss !设定不锈钢的导热系数

mp,kxx,2,Kins !设定玻璃纤维的导热系数

mp,kxx,3,Kal !设定铝的导热系数

pcirc,Ro,Rss,, !创建几何模型

pcirc,Rss,Rins,,

pcirc,Rins,Ral,,

aglue,all

numcmp,area

lesize,1,,,16 !设定划分网格密度

lesize,4,,,4

lesize,14,,,5

lesize,16,,,2

eshape,2 !设定为映射网格划分

mat,1

amesh,1

mat,2

amesh,2

mat,3

amesh,3

/SOLU

SFL,11,CONV,HAIR,,TAIR !施加空气对流边界

SFL,1,CONV,HSEA,,TSEA !施加海水对流边界

SOLVE

/POST1

PLNSOL ！输出温度彩色云图

finish

菜单操作:

1.U tility Menu>File>change jobename, 输入Steady1；

2.U tility Menu>File>change title,输入Steady-state thermal analysis of

submarine；

3.在命令行输入:/units, BFT；

4.M ain Menu: Preprocessor；

5.M ain Menu: Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,选择PLANE55；

6.M ain Menu: Preprocessor>Material Prop>-Constant-Isotropic,默认材料编号为1,在

KXX框中输入,选择APPLY,输入材料编号为2,在KXX框中输入,选择APPLY,输入材料编号为3,在KXX框中输入；

7.M ain Menu: Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas-Circle>By Dimensions ,在RAD1

中输入15,在RAD2中输入15-(.75/12),在THERA1中输入,在THERA2中输入,选择APPLY,在RAD1中输入15-(.75/12),在RAD2中输入15-12),选择APPLY,在RAD1中输入15-12),在RAD2中输入15-2/12,选择OK；

8.M ain Menu: Preprocessor>-Modeling->Operate>-Booleane->Glue>Area,选择PICK ALL；

9.M ain Menu: Preprocessor>-Meshing-Size Contrls>-Lines-Picked Lines,选择不锈钢层

短边,在NDIV框中输入4,选择APPLY,选择玻璃纤维层的短边,在NDIV框中输入5,选择APPLY,选择铝层的短边,在NDIV框中输入2,选择APPLY,选择四个长边,在NDIV中输入16；

10.Main Menu: Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Area,选择不锈钢层,在MAT

框中输入1,选择APPLY,选择玻璃纤维层,在MAT框中输入2,选择APPLY,选择铝层,在MAT 框中输入3,选择OK；

11.Main Menu: Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Areas-Mapped>3 or 4 sided,选择PICK

ALL；

12.Main Menu: Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Convection>On lines,选择不锈钢外壁,

在VALI框中输入80,在VAL2I框中输入,选择APPLY,选择铝层内壁,在VALI框中输入,在VAL2I框中输入70,选择OK；

13.Main Menu: Solution>-Solve-Current LS；

14.Main Menu: General Postproc>Plot Results>-Contour Plot-Nodal Solu,选择

Temperature。

对流换热系数

定义：流体与固体表面之间的换热能力，比如说，物体表面与附近空气温差1℃，单位时间单位面积上通过对流与附近空气交换的热量。单位为W/(m^2·℃)。表面对流换热系数的数值与换热过程中流体的物理性质、换热表面的形状、部位、表面与流体之间的温差以及流体的流速等都有密切关系。物体表面附近的流体的流速愈大，其表面对流换热系数也愈大。如人处在风速较大的环境中，由于皮肤表面的对流换热系数较大，其散热（或吸热）量也较大。对流换热系数可用经验公式计算，通常用巴兹公式计算。

的大致量级：空气自然对流 5 ～ 25 ，气体强制对流20 ～ 100。