《6ANSYS热分析分析指南》.pdf

ANSYS 热分析指南 ANSYS热分析指南 第一章 简介………………………………………………………………………2 第二章 基础知识…………………………………………………………………4 第三章 稳态热分析………………………………………………………………8 第四章 瞬态热分析………………………………………………………………43 第五章 表面效应单元……………………………………………………………66 第六章 热辐射分析………………………………………………………………90 第七章 热应力分析………………………………………………………………120 1 ANSYS 热分析指南 第一章 简介 1.1 热分析的目的 热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，我们一般关 心的参数有： 温度的分布 热量的增加或损失 热梯度 热流密度 热分析在许多工程应用中扮演着重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系 统、电子元件等等。通常在完成热分析后将进行结构应力分析，计算由于热膨胀 或收缩而引起的热应力。 1.2 ANSYS中的热分析 ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Professional、 ANSYS/FLOTRAN四种产品中支持热分析功能。ANSYS热分析基于由能量守恒原理 导出的热平衡方程，有关细节，请参阅《ANSYS Theory Reference》。ANSYS使 用有限元法计算各节点的温度，并由其导出其它热物理参数。 ANSYS可以处理所有的三种主要热传递方式：热传导、热对流及热辐射。 1.2.1 对流 热对流在ANSYS中作为一种面载荷，施加于实体或壳单元的表面。首先需要 输入对流换热系数和环境流体温度，ANSYS将计算出通过表面的热流量。如果对 流换热系数依赖于温度，可以定义温度表，以及在每一个温度点处的对流换热系 数。 1.2.2 辐射 ANSYS提供了四种方法来解决非线性的辐射问题： 辐射杆单元（LINK31） 2 ANSYS 热分析指南 使用含热辐射选项的表面效应单元（SURF151-2D,或SURF152-3D） 在AUX12中，生成辐射矩阵，作为超单元参与热分析 使用Radiosity求解器方法 有关辐射的详细描述请阅读本指南第四章。 1.2.3 特殊的问题 除了前面提到的三种热传递方式外，ANSYS热分析还可以解决一些诸如：相 变（熔融与凝固）、内部热生成（如焦耳热）等的特殊问题。例如，可使用热质 点单元MASS71模拟随温度变化的内部热生成。 1.3 热分析的类型 ANSYS支持两种类型的热分析： 1．稳态热分析确定在稳态的条件下的温度分布及其他热特性，稳态条件指 热量随时间的变化可以忽略。 2．瞬态热分析则计算在随时间变化的条件下，温度的分布和热特性。 1.4 耦合场分析 ANSYS中可与热分析进行耦合的方式