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Ansys作业—瞬态热分析
问题描述
瞬态热分析实例1
长方形的板，几何参数及其边界条件如图3-6所示。板的宽度为5cm，其中间有一个半径为1cm的圆孔。板的初始温度为20℃，将其右侧突然置于温度为20℃且对流换热系数为100W/M2℃的流体中，左端置于温度为500℃的温度场，试计算：
（1）第1s和第50s板内的温度分布情况。
（2）整个板在前50s内的温度变化过程。
（3）圆孔边缘A点处温度随时间变化曲线。

1.建立有限元模型
首先建立瞬态传热分析所需的有限元模型，选择单元。
(1)选择热分析单元，操作如下：
GUI：MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete
在弹出的对话框中，单击Add。在单元类型库对话框中选择Plane55单元。单击OK。
命令：ET,1,PLANE55
(2)定义材料属性
首先进入DefineMaterialModelBehavior对话框，操作如下：
GUI：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps
下面定义瞬态热分析所需的材料参数，如热传导率、比热容及材料密度：
定义热传导
GUI：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Thermal>Conductivity>Isotropic
在弹出的定义材料热传导率对话框中的KXX栏键入“5”。
命令：MPDATA,KXX,1,,5
定义比热容
GUI：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Thermal>SpecificHeat
在弹出的定义比热容对话框中的C栏键入“200”。
命令：MPDATA,C,1,,200
定义密度
GUI：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Thermal>Density
在弹出密度定义对话框中的DENS栏键入“5000”。
命令：MPDATA,DENS,1,,5000
材料属性定义完毕.
(3)建立实体模型
根据本例所用模型，首先需要创建矩形，然后是圆，最后在矩形板中央减去（Substract）圆。下面介绍建立实体模型的操作：
创建矩形
命令：RECTNG,0,0.15,0,0.05
创建圆面
其操作如下：
GUI：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Circle>Bydimensions
在弹出对话框中，单击OK得到圆面。
命令：CYL4,0.075,0.025,0.01
相减
根据ANSYS建模过程中面序号赋值原理，直接可以肯定圆面序号为2，矩形序号为1，因此采用直接键入命令建实体模型：
命令：asba,1,2
图1实体模型
(4)设定网格尺寸并划分网格

图2有限元模型
2.施加载荷并求解
(1)选择分析类型
GUI：MainMenu>Preprocessor>Loads>AnalysisType>NewAnalysis
选择Transient分析，单击OK。在弹出的子对话框中单击OK。
(2)定义初始条件
板的初始温度为20℃，设置初始温度操作如下：
GUI：MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>InitialCondit'n>Define
在弹出的拾取对话框中，单击PickAll。弹出DefineInitialConditions对话框，
命令：IC,All,TEMP,20,
(3)定义热约束
定义对流边界
GUI：UtilityMenu>Plot>lines
命令：LPLOT
定义对流载荷/边界首先进入ApplyConvonlines对话框，操作如下：
GUI：MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Thermal>Convection>OnLines
在弹出对话框中，键入Filmcoefficient和BulkTemperature值。
命令：SFL,L2,CONV,100,,20,
定义稳态热边界
在边线上定义稳态热边界，操作如下：
GUI：MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Thermal>Temperature>OnLines
在弹出对话框中，键入边界温度为“500”。单击OK。
命令：DL,L4,,TEMP,500,1

图3施加边界条件和载荷
(4)设置时间及时间步进参数
GUI：MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequenc>Time–timesteps
在TimeandtimeStepOptios对话框中按照下图设置，其余选项不变。
TIME,50
AUTOTS,1
DELTIM,1,0.1,2.5,1
KBC,0
下面确认时间