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Workbench - Mechanical Introduction第六章 热分析6-1概念Training Manual? 本章练习稳态热分析的模拟，包括：A. 几何模型B. 组件-实体接触C. 热载荷D. 求解选项E. 结果和后处理F. 作业 6.1? 本节描述的应用一般都能在ANSYS DesignSpace Entra或更高版本中使用，除了 ANSYS Structural? 提示：在 ANSYS 热分析 的培训中包含了包括热瞬态分析的高级分析? 对于一个稳态热分析的模拟，温度矩阵{T}通过下面的矩阵方程解得：? 假设：?K?T???T???Q?T ??稳态热传导基础Training Manual– 在稳态分析中不考虑瞬态影响– [K] 可以是一个常量或是温度的函数– {Q}可以是一个常量或是温度的函数稳态热传导基础Training Manual? 上述方程基于傅里叶定律：? 固体内部的热流（Fourier’s Law）是 [K]的基础；? 热通量、热流率、以及对流 在{Q} 为边界条件；? 对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关? 在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要的。A. 几何模型Training Manual? 热分析里所有实体类都被约束：– 体、面、线线实体的截面和轴向在 DesignModeler中定义? 热分析里不可以使用点质量（Point Mass）的特性? 壳体和线体假设：– 壳体：没有厚度方向上的温度梯度– 线体：没有厚度变化，假设在截面上是一个常量温度? 但在线实体的轴向仍有温度变化… 材料特性Training Manual唯一需要的材料特性是导热性（Thermal Conductivity）Thermal Conductivity 在 Engineering Data 中输 入? 温度相关的导热性以表格 形式输入若存在任何的温度相关的材料特性，就将导致非线性求解。B. 组件-实体接触Training Manual? 对于结构分析，接触域是自动生成的，用于激活各部件间的热传导… 组件-接触区域Training Manual– 如果部件间初始就已经接触，那么就会出现热传导。– 如果部件间初始就没有接触，那么就不会发生热传导（见下面对pinball的解释）。– 总结：Contact TypeHeat Transfer Between Parts in Contact Region?Initially TouchingInside Pinball RegionOutside Pinball RegionBondedYesYesNoNo SeparationYesYesNoRoughYesNoNoFrictionlessYesNoNoFrictionalYesNoNo– Pinball区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义的，同时还给了一个相 对较小的值来适应模型里的小间距。… 组件-接触区域Training Manual? 如果接触是Bonded（绑定的）或no separation（无分离的），那么当面出现在 pinball radius内时就会发生热传导（绿色实线 表示）。Pinball Radius右图中，两部件间的间距大于 pinball区域，因此在这两个部件间 会发生热传导。? 默认情况下，假设部件间是完美的热接触传导， 意味着界面上不会发生温 度降? 实际情况下，有些条件削弱了完美的热接触传导：––––––––表面光滑度表面粗糙度 氧化物 包埋液 接触压力 表面温度?T使用导电脂. . . .Tx? 接着……– 穿过接触界面的热流速，由接触热通量q决定：q ??TCC? ?Ttarget??Tcontact ?– 式中Tcontact 是一个接触节点上的温度， Ttarget 是对应目标节点上的温度– 默认情况下，基于模型中定义的最大材料导热性KXX和整个几何边界框的对角 线ASMDIAG， TCC 被赋以一个相对较大的值。TCC??KXX?10,000 /ASMDIAG… 组件-导热率Training Manual– 这实质上为部件间提供了一个完美接触传导? 在ANSYS Professional 或更高版本，用户可以为纯罚函数和增广拉格朗日 方程定义一个有限热接触传导（TCC）。– 在细节窗口，为每个接触域指定TCC输入值– 如果已知接触热阻，那么它的相反数除以接触面积就可得到TCC值在接触界面上，可以像接触热阻一样 输入接触热传导… 组件-点焊Training Manual? Spotweld（点焊）提供了离散的热传导点：– Spotweld在CAD软件中进行定义（目前只有DesignModeler和Unigraphics可 用） 。