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
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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）
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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）
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流程简介ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
材料属性
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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
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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
看网格质量后再决定是否进行网 格控制；选中Mesh→单击 Update（刷新网格）按钮
生成较好的网格，但是耗费的时间也比较长。
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稳态热分析实例
划分网格 e. 网格信息：网格质量及网格统计信息
mesh metric：网格度量，默认选择None 选择Element Quality，便会弹出mesh metric窗口。 Statistics：统计
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稳态热分析实例
创建内表面命名组 1. 首先选择一个内表面，利用Extent to
A1为辐射面1的面积； F12为由辐射面1到辐射面 2的形状系数；
T1为辐射面1的绝对温度； T2为辐射面 2的绝对温度；
从方程可以看出热辐射为高度非线性。
4. 相变（Phase Change） 物体相变过程中也会产生热传递，如物体凝聚、物体蒸发、凝固或熔化等。
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流程简介
几何模型 •Mechanical热分析支持所有体素类型（实体、面和线体），不支持Point Mass ➢对于线体，不考虑界面厚度上的温度变化 ➢对于壳，不考虑沿壳厚度方向的温度梯度 材料属性 •稳态热分析中，需要定义材料的导热系数（传热系数） ➢可以在Engineering Data中定义导热系数，在Thermal Materials下选择相关材 料 ➢温度相关的导热系数可以用表格的方式输入（见下页）
选中模型树Name Selection，工 具栏出现命名组控制按钮。可以 将遗漏面添加到out surfaces中。 a. 选择out surfaces b. 选择遗漏面 c. Add to Current Selection d. Create name selection
创建分析项目
启动ANSYS Workbench，
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Toolbox→Analysis System →双击
Steady-State Thermal（稳态热分析模块）
定义材料参数
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1. 双击A2（Engineering Data）
2. 选中Engineering Data Sources
3. General Material
3. 热辐射（Radiation） 热辐射是指物体发射电磁能，并被其它物体转变为热的热量交换过程。与 热传导和热对流不同，热辐射不需要任何传热介质。 同一温度下，黑体的热辐射能力最强。
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热分析简介
基本的传热方式：热传导、热对流、热辐射
q
A1F 12(T
4 1
T
4) 2
q为热流率；为辐射率（黑度）；为黑体辐射常数； 5.6710 8W / m2 K 4
绑定、不分离
绑定
不分离
粗糙
光滑
接触面间的热量传递
起始接触 Pinball 区内 Pinball 区外
Yes
Yes
No
Yes
Yes
No
Yes
No
No
Yes
No
No
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流程简介
热载荷 Mechanical当中有四种形式的热载荷 ➢热流量：
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稳态热分析实例
案例介绍 使用铜合金材料的水杯模型，内表面施加100℃的温度载荷，外表面施加对流传 热系数，模拟当水杯装满热水时的温度以及热流分布情况。
limits选择所有内表面（边缘面也选中） 2. 按住Ctrl键选择边缘面，只保留内表
面。单击鼠标右键 → Create Name Selection，命名为inner surface
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稳态热分析实例
创建外表面命名组 1. 利用Ctrl键选择所有外表面，创
建命名组，命名为out surfaces 2. 如果面比较多，漏选怎么办？
稳态及瞬态热分析
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学习目标
学会利用Workbench平台进行热分析： ① 掌握ANSYS Workbench稳态温度场分析的设置与后处理 ② 掌握ANSYS Workbench瞬态温度场分析的时间设置方法
学习模块Mechanical： ① Steady-State Thermal ② Transient Thermal
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4. 在Outline of General Material中选择
A6 Copper Alloy材料 4
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导入模型
1. 单击A3→单击鼠标右键
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2. Import Geometry → Browse
3. 在“打开” 窗口选择模型
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瞬态热分析实例
赋予模型材料属性 1. 双击A4 Model（网格），进入
流程：
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热分析简介
热分析目的： 计算模型内的温度分析及热梯度、热流密度等物理量。
热力学分析的类型 ANSYS Workbench可以进行两种热分析，即稳态热分析和瞬态热分析。
基本的传热方式：热传导、热对流、热辐射、相变 1. 热传导（Conduction） 当物体内部存在温度差时，热量将会从高温部分传递到低温部分； 不同温度的物体相接触时，热量将会从高温物体传递到低温物体； 这种热量传递的方式叫热传导。 热传导遵循傅里叶定律：