ansys Thermal

Degrees C ( or K )
degree C / meter
Watt/ ( meter2 )
•
•
•
•
•
•
•
•
对流换热系数
热传导基础
•
•
•
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•
•
•
•
•
内部热生成
热传导率
温度梯度
热流量
温度
密度
比热
热流
•
Watt/ ( meter3 )
Watts
March 30, 2002 Inventory #001445 2-2
•
•
– – – – –
与温度相关的材料特性 与温度相关的对流换热系数 使用辐射单元 与温度相关的热源 使用耦合场单元
March 30, 2002 Inventory #001445 2-8
HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0
• 在稳态分析中当有热量输入（比如， 施加节点热流、热通量、内部热源等 在稳态分析中当有热量输入（比如， 施加节点热流、热通量、 而无热量流出（指定的节点温度、对流载荷等）， ），稳态的温度将是无限 ）而无热量流出（指定的节点温度、对流载荷等），稳态的温度将是无限 大的。 大的。
培训手册
Байду номын сангаас
有限元热分析的基本特点（续） 有限元热分析的基本特点（
热力学第一定律
Estored + Ein thru the boundary + Eout thru the boundary + Egenerated = 0
March 30, 2002 Inventory #001445 2-6
HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0
热传导基础
• 在绝大多数情况下，我们分析的热传导问题都带有对流和/或辐射边界 在绝大多数情况下，我们分析的热传导问题都带有对流和/ 条件。 条件。
• 热传递有三种基本类型: 热传递有三种基本类型:
热传递的类型
March 30, 2002 Inventory #001445 2-3
HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0
• 如果对点热源处的网格细分下去的话，梯度/热通量将无限增加。 如果对点热源处的网格细分下去的话， 梯度/热通量将无限增加。
• 等同于结构分析中的刚体位移。 等同于结构分析中的刚体位移。
– 温度梯度/热通量奇异性 温度梯度/
• 凹角和网格中的“裂缝”。 凹角和网格中的“裂缝”
•
引起奇异性的原因
– 整体求解的奇异性
基本概念
培训手册
( Watt.sec ) / ( kilogram .degree C)
Watts/ ( meter.degree C )
ANSYS中的典型物理量( 国际单位制 ) ANSYS中的典型物理量( 中的典型物理量
Watt/ ( meter2.degree C )
kilogram/ ( meter3 )
培训手册
– 传导 - 两个良好接触的物体之间或一个物体内部不同部分之间由于温度梯 度引起的能量交换。 度引起的能量交换。 – 对流 - 在物体和周围流体之间发生的热交换。 在物体和周围流体之间发生的热交换。 – 辐射 - 一个物体或两个物体之间通过电磁波进行的能量交换。 一个物体或两个物体之间通过电磁波进行的能量交换。
HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0
•
•
）。
March 30, 2002 Inventory #001445 2-9
HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0
培训手册
如何使热传递分析包括非线性? 如何使热传递分析包括非线性?
当比热矩阵、热传导率矩阵和/或等效节点热流向量是温度的函数时， 当比热矩阵、热传导率矩阵和/或等效节点热流向量是温度的函数时， 分析就是非线性的，需要迭代求解平衡方程。 分析就是非线性的，需要迭代求解平衡方程。
下面几项都可以使得分析包括非线性: 下面几项都可以使得分析包括非线性:
培训手册
何时需要定义比热和密度? 何时需要定义比热和密度?
稳态分析中包括有热量的质量传递效应（例如，模型中有流动导体介质 稳态分析中包括有热量的质量传递效应（例如，
瞬态问题, 这些数值用于形成比热矩阵（ 瞬态问题, 这些数值用于形成比热矩阵（该矩阵表示瞬态分析中所需
的热能存储效应）。 的热能存储效应）。
• 形状不好的单元。 形状不好的单元。
March 30, 2002 Inventory #001445 2-7
HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0
培训手册
• 能量守恒要求系统的能量改变与系统边界处传递的热和功数值相等。 能量守恒要求系统的能量改变与系统边界处传递的热和功数值相等。
热传导基础
• 将其应用到一个微元体上，就可以得到热传导的控制微分方程。 将其应用到一个微元体上，就可以得到热传导的控制微分方程。
• 能量守恒在一个微小的时间增量下可以表示为方程形式
热传导基础
传导
•
•
负号表示热量沿梯度的反向流动 例如, 热量从热的部分流向冷的部分). (例如, 热量从热的部分流向冷的部分).
T = temperature
q * = − K nn
Where,
T
dT
dn
n
March 30, 2002 Inventory #001445 2-4
HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0 HEAT TRANSFER 6.0
培训手册
∂T = heat flow rate per unit area in direction n ∂n
q*
传导引起的热通量流由传导的傅立叶定律决定： 传导引起的热通量流由传导的傅立叶定律决定：
K nn = thermal conductivity in direction n
∂T = thermal gradient in direction n ∂n