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30feet总壁厚2inch不锈钢层壁厚0.75inch玻纤层壁厚1inch铝层壁厚0.25inch筒长200feet导热系数不锈钢8.27BTU/hr.ft.oF玻纤0.028BTU/hr.ft.oF铝117.4BTU/hr.ft.oF边界条件空气温度70oF海水温度44.5oF空气对流系数2.5BTU/hr.ft2.oF海水对流系数80BTU/hr.ft2.oF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-statethermalanalysisofsubmarine/units，BFTRo=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)prep7et，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，-0.5，0.5pcirc，Rins，Ral，-0.5，0.5aglue，allnumcmp，arealesize，1，，，16!设定划分网格密度lesize，4，，，4lesize，14，，，5lesize，16，，，2Mshape，2!设定为映射网格划分mat，1amesh，1mat，2amesh，2mat，3amesh，3/SOLUSFL，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/POST1PLNSOL！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-oF，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70200300400500oF密度0.2850.2850.2850.2850.285lbm/in3导热系数8.358.909.359.810.23Btu/hr-ft-oF比热0.1130.1170.1190.1220.125Btu/lbm-oF对流系数*426405352275221Btu/hr-ft2-oF*接管内壁对流系数求罐与接管的温度分布。/prep7/title，Steady-statethermalanalysisofpipejunction/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，Volumesusedinbuildingpipe/tankjunctionvplot！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，linesshowingtheportionbeingmodeledaplot/noeraselplot/eraseaccat，all！组合罐远端的面及线，为映射划分网格作准备lccat，12，7lccat，10，5lesize，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lesize，6，，，4！在罐壁厚方向分4等分allsel！选择EVERYTHINGesize，0.4！设定默认的单元大小mshape，0，3d！选择3D映射网格mshkey，1！保存数据文件vmesh，all！划分网格，产生节点与单元/pnum，defa/title，elementsinportionbeingmodeledeplot！显示单元finish！加载求解/soluantype，static！定义为稳态分析nropt，auto！设置求解选项为Program-chosen！Newton-Raphsontunif，450！设定初始所有节点温度csys，1！变为柱坐标nsel，s，loc，x，ri1！选择罐内表面的节点sf，all，conv，250/144，450！定义对流边界条件cmsel，，aremote！选择AREMOTE面组nsla，，1！选择属于AREMOTE面组的节点d，all，temp，450！定义节点温度wprota，0，-90！将工作平面旋转到垂直于接管轴线cswpla，11，1！创建局部柱坐标nsel，s，loc，x，ri2！选择接管内壁的节点sf，all，conv，-2，100！定义对流边界条件allsel！选择EVERYTHING/pbc，temp，，1！显示所有温度约束/psf，conv，，2！显示所有对流边界/title，Boundaryconditionsnplot！显示节点wpstyle，defa！工作平面恢复默认状态csys，0！变为直角坐标autots，on！打开自动步厂长nsubst，50！设定子步数量kbc，0！设定为阶越outpr，nsol，last！设置输出solve！进行求解finish！进入后处理/post1/title，Temperaturecontroursatpipe/tankjunctionplnsol，temp！显示温度彩色云图finish/exit，all实例1一个30公斤重、温度为70℃的铜块，以及一个20公斤重、温度为80℃的铁块，突然放入温度为20℃、盛满了300升水的、完全绝热的水箱中，如图所示。过了一个小时，求铜块与铁块的最高温度(假设忽略水的流动)。材料热物理性能如下：/filename,transient1/title,ThermalTransientExercise1!进入前处理/prep7et,1,plane77!定义单元类型mp,kxx,1,383!定义材料热性能参数mp,dens,1,8889!1～铜，2～铁，3～水mp,c,1,390mp,kxx,2,70mp,dens,2,7837mp,c,2,448mp,kxx,3,0.61mp,dens,3,996mp,c,3,4185rectnag,0,0.6,0,0.5!创建几何实体rectang,0.15,0.225,0.225,0.27rectang,0.6-0.2-0.058,0.6-0.2,0.225,0.225+0.044aovlap,all!布尔操作/pnum,area,1aplotaatt,1,1,1!划分网格eshape,2esize,0.02amesh,2aatt,2,1,1amesh,3aatt,3,1,1eshape,3esize,0.05amesh,4/pnum,mat,1eplotfinish!加载求解/soluantype,transtimint,off!先作稳态分析,确定初始条件time,0.01!设定只有一个子步的时间很小的载荷步deltim,0.01esel,s,mat,,3nsle,sd,all,temp,20esel,s,mat,,2nsle,sd,all,temp,80esel,s,mat,,1nsle,sd,all,temp,70allselsolve!得到初始温度分布time,3600!进行瞬态分析timint,on!打开时间积分deltim,26,2,200!设置时间步长，最大及最小时间步长autots,on!打开自动时间步长?ddelet,all,temp!删除稳态分析中定义的节点温度outres,all,1!将每个子步的值写入数据库文件solvefinishsave!进入POST26后处理/post26solu,2,dtime,,dtime!2～每一子步采用的时间步长nsol,3,node(0.1875,0.2475,0),temp,,T_Copper!3～铜块的中心点nsol,4,node(0.371,0.247,0),temp,,T_Iron!4～铁块的中心点nsol,5,node(30,0,0),temp,,T_H2O_Bot!5～水箱的底部nsol,6,node(30,50,0),temp,,T_H2O_Top!6～水箱的顶部nsol,7,node(0,25,0),temp,,T_H2O_Left!7～水箱的左部nsol,8,node(60,25,0),temp,,T_H2O_Right!8～水箱的右部Plvar,2plvar,3,4,5,6,7,8finish!进入POST26后处理/post26solu,2,dtime,,dtime!2～每一子步采用的时间步长nsol,3,node(0.1875,0.2475,0),temp,,T_Copper!3～铜块的中心点nsol,4,node(0.371,0.247,0),temp,,T_Iron!4～铁块的中心点nsol,5,node(30,0,0),temp,,T_H2O_Bot!5～水箱的底部nsol,6,node(30,50,0),temp,,T_H2O_Top!6～水箱的顶部nsol,7,node(0,25,0),temp,,T_H2O_Left!7～水箱的左部nsol,8,node(60,25,0),temp,,T_H2O_Right!8～水箱的右部Plvar,2plvar,3,4,5,6,7,8finish砂模外边界的对流边界条件：对流系数0.014Btu/hr.in2.oF，空气温度80oF；求3个小时后铸钢及砂模的温度分布。/Title，CastingSolidification!进入前处理/prep7et，1，plane55！定义单元mp，dens，1，0.054！定义砂模热性能mp，kxx，1，0.025mp，c，1，0.28mptemp，1，0，2643，2750，2875！定义铸钢的热性能mpdata，kxx，2，1.44，1