瞬态热温度场分析

ANSYS工程应用教程——热与电磁学篇47页-瞬态热温度场分析例1：有一长方形金属板，其几何形状及边界条件如图4—7所示。其中，板的长度为15cm，宽度为5cm，板的中央为一半径为1cm的同孔。板的初始温度为500℃，将其突然置于温度为20℃且对流换热系数为100W／m‘℃的流体介质中，试计算：1．第1s及第50s这两个时刻金属板内的温度分布情况。

2．金属板上四个质点的温度值在前50s内的变化情况。

3．整个金属板在前50s内的温度变化过程。

该金属板的基本材质属性如下：

密度＝5000Kx／m’

比热容＝200J／Kg K

热传导率＝5W／m K

Finish $/ clear $/title,transient slab problem

!进入前处理

/prep7

Et,1,plane55

Mp,dens,1,5000

Mp,kxx,1,5

Mp,c,1,200

Save

!创建几何模型

Rectng,0,0.15,0,0.05

Pcirc,0.01,,0,360

Agen,,2,,,0.075,0.025,,,,1

Asba,1,2

Save

!划分网格

Esize,0.0025

Amesh,3

Save

!进入加载求解

/solu

Antype,trans !设定分析类型为瞬态分析

Ic,all,temp,500 !为所有节点设置初始温度500度

Save

Lplot

Sfl,1,conv,100,, 20 !设定金属板外边界1-4的对流载荷

Sfl,2,conv,100,,20

Sfl,3,conv,100,,20

Sfl,4,conv,100,,20

/psf,conv,hcoe,2

Time,50 !设定瞬态分析时间/制定载荷步的结束时间

Kbc,1 !设定为阶越的载荷（载荷步是恒定的，如是随时间线性变化应用ramped——0）Autots,on !打开自动时间步长(求解过程中自动调整时间步长)

Deltim,1,0.1,2.5 !设定时间步长为1（最小0.1最大2.5），载荷子步数nsubst

Timint,on !打开时间积分，off为稳态热分析

Outres,all,all !输出每个子步的所有结果到*.rth文件中（outpr将输出到*.Out文件中）

Solve

!进入后处理

/post1

Set,,,1,,1,, !载荷步m=1，子步，比例因子，0-读实数部分/1读虚数部分，时间点，，

Plnsol,temp,,0, !该画面显示了在第1秒钟时金属板的温度分布状况

Set,,,1,,50

Plnsol,temp,,0 !该画面显示了在第50秒钟时金属板的温度分布状况

!

/post26

Nsol,2,82,temp,,left-up !变量2，节点82(左上点)，项目，，名字

Plvar,2 !显示变量2

!

/post1 !查看金属板在前50秒内的温度变化过程

Set,last

Plnsol,temp,

Animate,10,0.5,,1,0,0,0 !捕捉的张数（默5），时间的推迟（默0.1），动画循环次数，自动缩放比!例（默0），用于动画的结果数据（默认0——目前载荷步），最小数据点，最大数据点

Save

/eof !退出正在读取的文件

瞬态热温度场分析例2：一个半径为10mm，温度为90℃的钢球突然放入盛满了水的、完全绝热的边长为100mm的水箱中，水温度为20℃，如图7—5所示；。求解0.5小时之后铁球与水的的温度场分布。(忽略水的流动，铁球置于水箱正小央)

材料性能参数：

密度：水=l OOOkg／m^3，铁＝7800 kg／m^3

导热系数：水＝0.6W／(m．℃)，铁＝70W/(m·℃)

比热容：水＝4185J／（kg·℃)，铁=448J／J／（kg·℃)

分析：该问题属于瞬态热力学问题。根据问题的对称性面的四分之一建立有限元计算模型，如图7—6所示。

Finish

/clear

/filname,transient 1

/title,transient thermal ananlysis

/prep7

Rectng,0,0.05,0,0.05

Pcirc,0.01,0,0,90 !Asba,1,2,,,keep

Aoverlap,all

Numcmp,area

Numcmp,line

Et,1,plane77

Mp,kxx,1,70 !铁球的材料属性1

Mp,dens,1,7800

Mp,c,1,448

Mp,kxx,2,0.61 !水的材料属性2

Mp,dens,2,1000

Mp,c,2,4158

Lsel,s,line,,3,5 !圆弧上的边界线3，4，5

Lesize,all,,,6 !在所有线上分6个单元

Lsel,s,line,,1,2 !矩形的边界线1，2，6，7（注意搭接后的线变短了）Lsel,a,line,,6,7

Lesize,all,,,10 !在所有线上分10个单元

Mat,1 !为铁球分配材料属性1

Amesh,1

Mat,2 !为水分配材料属性2

Amesh,2

finish

/solu

Antype,trans

Timint,off !先进行稳态分析确定初始条件，令时间积分为关Time,0.01

Esel,s,mat,,1 !对铁球加温度载荷90度

Nsle,s

D,all,temp,90

Esel,s,mat,,2 !对铁球加温度载荷20度

Nsle,s

D,all,temp,20

Allsel !求初始温度场

Solve

Timint,on !开始瞬态分析，令时间积分为开