四个ANSYS热分析经典例子

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0.75inch

玻纤层壁厚1 inch

铝层壁厚0.25inch

筒长200 feet

导热系数不锈钢8.27BTU/hr.ft.o F

玻纤0.028 BTU/hr.ft.o F

铝117.4 BTU/hr.ft.o F

边界条件空气温度70 o F

海水温度44.5 o F

空气对流系数2.5 BTU/hr.ft2.o F

海水对流系数80 BTU/hr.ft2.o F

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。

/filename，Steady1

/title，Steady-state thermal analysis of submarine

/units，BFT

Ro=15 !外径(ft)

Rss=15-(0.75/12) !不锈钢层内径ft)

Rins=15-(1.75/12) !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=44.5 !海水温度

Kss=8.27 !不锈钢的导热系数(BTU/hr.ft.oF)

Kins=0.028 !玻璃纤维的导热系数(BTU/hr.ft.oF)

Kal=117.4 !铝的导热系数(BTU/hr.ft.oF)

Hair=2.5 !空气的对流系数(BTU/hr.ft2.oF)

Hsea=80 !海水的对流系数(BTU/hr.ft2.oF)

prep7

et，1，plane55 !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，-0.5，0.5 !创建几何模型

pcirc，Rss，Rins，-0.5，0.5

pcirc，Rins，Ral，-0.5，0.5

aglue，all

numcmp，area

lesize，1，，，16 !设定划分网格密度

lesize，4，，，4

lesize，14，，，5

lesize，16，，，2

Mshape，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

实例2

一圆筒形的罐有一接管，罐外径为3 英尺，壁厚为0.2 英尺，接管外径为0.5 英尺，壁厚为0.1

英尺，罐与接管的轴线垂直且接管远离罐的端部。如图所示：

罐内流体温度为华氏450 度，与罐壁的对流换热系数年为250BUT/hr-ft2-o F，接管内流体的温度

为华氏100 度，与管壁的对流换热系数随管壁温度而变。接管与罐为同一种材料，它的热物理性能

如下表所示：

温度70 200 300 400 500 o F

密度0.285 0.285 0.285 0.285 0.285 lb m/in3

导热系数8.35 8.90 9.35 9.8 10.23 Btu/hr-ft-o F

比热0.113 0.117 0.119 0.122 0.125 Btu/lbm-o F

对流系数* 426 405 352 275 221 Btu/hr-ft2-o F

*接管内壁对流系数

求罐与接管的温度分布。

/prep7

/title，Steady-state thermal analysis of pipe junction

/units，bin ！使用英制单位

et，1，90 ！定义热单元

mp，dens，1，.285 ！密度

mptemp，，70，200，300，400，500 ！建立温度表

mpdata，kxx，1，，8.35/12，8.90/12，9.35/12，9.80/12，10.23/12 ！导热系数mpdata，c，1，，0.133，0.177，0.119，0.122，0.125 ！比热

mpdata，hf，2，，426/144，405/144，352/144，275/144，221/144 ！接管对流系数！定义几何模型参数

ri1=1.3 ！罐内半径

ro1=1.5 ！罐外半径

z1=2 ！罐长

ri2=0.4 ！接管内半径

ro2=0.5 ！接管外半径

z2=2 ！接管长

！建立几何模型

cylind，ri1，ro1，，z1，，90 ！1/4 罐体

wprota，0，-90 ！将工作平面旋转到垂直于接管轴线

cylind，ri2，ro2，，z2，-90 ！1/4 接管

wpstyl，defa ！将工作平面恢复到默认状态

vovlap，1，2 ！进行OVERLAP布尔操作

/pnum，volu，1 ！打开实体编号

/view，，-3，-1，1 ！定义显示角度

/type，，4

/title，V olumes used in building pipe/tank junction

vplot ！显示实体

vdele，3，4，，1 ！删除多余实体

！划分网格

asel，，loc，z，z1 ！选择罐上Z=Z1 的面

asel，a，loc，y，0 ！添加选择罐上Y=0的面

cm，aremote，area ！创建名为AREMOTE 的面组

/pnum，area，1

/pnum，line，1

/title，lines showing the portion being modeled

aplot

/noerase

lplot

/erase

accat，all！组合罐远端的面及线，为映射划分网格作准备

lccat，12，7

lccat，10，5

lesize，20，，，4 ！在接管壁厚方向分4 等分

lesize，40，，，6 ！在接管长度方向分6 等分