DS04-热分析ANSYSDesignSimulation培训

TrainingManual第四章第四章第四章第四章热热热热分分分分析析析析热热热热分分分分析析析析TrainingManualANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench本章概览本章概览本章概览本章概览本章概览本章概览本章概览本章概览•在本章中在本章中在本章中在本章中，，，，将讲述如何在将讲述如何在将讲述如何在将讲述如何在DS中进行稳态热分析中进行稳态热分析中进行稳态热分析中进行稳态热分析：：：：–几何模型几何模型几何模型几何模型–接触以及支持的装配体类型接触以及支持的装配体类型接触以及支持的装配体类型接触以及支持的装配体类型–热载荷热载荷热载荷热载荷–求解选项求解选项求解选项求解选项–结果和后处理结果和后处理结果和后处理结果和后处理ANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench---DesignModelerDesignModelerDesignModelerANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench---DesignModelerDesignModelerDesignModelerTrainingManualANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench稳态传热基础稳态传热基础稳态传热基础稳态传热基础稳态传热基础稳态传热基础稳态传热基础稳态传热基础•对于一个对于一个对于一个对于一个DS中的稳态热分析中的稳态热分析中的稳态热分析中的稳态热分析，，，，温度温度温度温度{T}是由如下的矩阵求解是由如下的矩阵求解是由如下的矩阵求解是由如下的矩阵求解：：：：这就导致了如下的一些假设这就导致了如下的一些假设这就导致了如下的一些假设这就导致了如下的一些假设：：：：–在稳态热分析中不考虑任何瞬态效应在稳态热分析中不考虑任何瞬态效应在稳态热分析中不考虑任何瞬态效应在稳态热分析中不考虑任何瞬态效应；；；；–[K]可以是常量或是温度的函数可以是常量或是温度的函数可以是常量或是温度的函数可以是常量或是温度的函数；；；；(){}(){}KTTQT=ANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench---DesignModelerDesignModelerDesignModelerANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench---DesignModelerDesignModelerDesignModeler–[K]可以是常量或是温度的函数可以是常量或是温度的函数可以是常量或是温度的函数可以是常量或是温度的函数；；；；•每种材料属性中都可输入温度相关的热传导率每种材料属性中都可输入温度相关的热传导率每种材料属性中都可输入温度相关的热传导率每种材料属性中都可输入温度相关的热传导率；；；；–{Q}也可是常量或是温度的函数也可是常量或是温度的函数也可是常量或是温度的函数也可是常量或是温度的函数；；；；•在对流边界条件中可以输入温度相关的对流传热膜系数在对流边界条件中可以输入温度相关的对流传热膜系数在对流边界条件中可以输入温度相关的对流传热膜系数在对流边界条件中可以输入温度相关的对流传热膜系数TrainingManualANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench稳态传热基础稳态传热基础稳态传热基础稳态传热基础稳态传热基础稳态传热基础稳态传热基础稳态传热基础•上述方程的基础是傅立叶定律上述方程的基础是傅立叶定律上述方程的基础是傅立叶定律上述方程的基础是傅立叶定律（（（（Fourier’sLaw）：）：）：）：–这意味在这意味在这意味在这意味在DS中求解的热分析是基于传导方程中求解的热分析是基于传导方程中求解的热分析是基于传导方程中求解的热分析是基于传导方程。。。。•固体内部的热流固体内部的热流固体内部的热流固体内部的热流（（（（Fourier’sLaw））））是是是是[K]的基础的基础的基础的基础；；；；•热通量热通量热通量热通量、、、、热流率以及对流热流率以及对流热流率以及对流热流率以及对流，，，，在在在在{Q}中被认为是边界条件中被认为是边界条件中被认为是边界条件中被认为是边界条件；；；；•目前不考虑任何辐射目前不考虑任何辐射目前不考虑任何辐射目前不考虑任何辐射；；；；•目前不考虑任何时间相关的效应目前不考虑任何时间相关的效应目前不考虑任何时间相关的效应目前不考虑任何时间相关的效应。。。。–传热分析与传热分析与传热分析与传热分析与CFD（（（（ComputationalFluidDynamics））））分析不同分析不同分析不同分析不同。。。。ANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench---DesignModelerDesignModelerDesignModelerANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench---DesignModelerDesignModelerDesignModeler–CFDComputationalFluidDynamics•对流被处理成简单的边界条件对流被处理成简单的边界条件对流被处理成简单的边界条件对流被处理成简单的边界条件，，，，虽然对流传热膜系数有可能与温度相关虽然对流传热膜系数有可能与温度相关虽然对流传热膜系数有可能与温度相关虽然对流传热膜系数有可能与温度相关；；；；•如果需要分析共轭传热如果需要分析共轭传热如果需要分析共轭传热如果需要分析共轭传热/流动问题流动问题流动问题流动问题，，，，则需要用则需要用则需要用则需要用ANSYSCFD。。。。•在在在在DS中进行热分析时中进行热分析时中进行热分析时中进行热分析时，，，，记住这些假设是很重要的记住这些假设是很重要的记住这些假设是很重要的记住这些假设是很重要的。。。。TrainingManualANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchA.A.几何模型几何模型几何模型几何模型几何模型几何模型几何模型几何模型•在热分析中在热分析中在热分析中在热分析中，，，，可以使用可以使用可以使用可以使用DS支持的大多数体素的类型支持的大多数体素的类型支持的大多数体素的类型支持的大多数体素的类型。。。。–所有支持热分析的产品都支持实体和面所有支持热分析的产品都支持实体和面所有支持热分析的产品都支持实体和面所有支持热分析的产品都支持实体和面。。。。•对于面对于面对于面对于面，，，，必须在必须在必须在必须在““““Geometry”分支的分支的分支的分支的““““Detailsview”中输入其厚度中输入其厚度中输入其厚度中输入其厚度。。。。•线的截面和方向在线的截面和方向在线的截面和方向在线的截面和方向在DM中定义中定义中定义中定义，，，，并自动导入到并自动导入到并自动导入到并自动导入到DS中中中中。。。。虽然定义了线虽然定义了线虽然定义了线虽然定义了线的截面和方向的截面和方向的截面和方向的截面和方向，，，，但这些信息仅对结构分析有意义但这些信息仅对结构分析有意义但这些信息仅对结构分析有意义但这些信息仅对结构分析有意义，，，，实际的热杆单元实际的热杆单元实际的热杆单元实际的热杆单元（（（（link单元单元单元单元））））将会有一个将会有一个将会有一个将会有一个基于输入属性的基于输入属性的基于输入属性的基于输入属性的““““有效有效有效有效””””的截面的截面的截面的截面。。。。•对于线对于线对于线对于线，，，，不会输出任何热通量或热通量矢量不会输出任何热通量或热通量矢量不会输出任何热通量或热通量矢量不会输出任何热通量或热通量矢量，，，，仅能得到温度结果仅能得到温度结果仅能得到温度结果仅能得到温度结果。。。。ANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench---DesignModelerDesignModelerDesignModelerANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench---DesignModelerDesignModelerDesignModeler•热分析不支持热分析不支持热分析不支持热分析不支持““““PointMass”。。。。TrainingManualANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench……几何模型几何模型几何模型几何模型几何模型几何模型几何模型几何模型•理解使用壳和线单元时的一些相关假设很重要理解使用壳和线单元时的一些相关假设很重要理解使用壳和线单元时的一些相关假设很重要理解使用壳和线单元时的一些相关假设很重要：：：：–对于壳对于壳对于壳对于壳，，，，不考虑沿壳厚度方向的温度梯度不考虑沿壳厚度方向的温度梯度不考虑沿壳厚度方向的温度梯度不考虑沿壳厚度方向的温度梯度。。。。壳体应当用于较薄的结壳体应当用于较薄的结壳体应当用于较薄的结壳体应当用于较薄的结构构构构，，，，此时才能假设壳的上下表面温度相等此时才能假设壳的上下表面温度相等此时才能假设壳的上下表面温度相等此时才能假设壳的上下表面温度相等。。。。•表面的温度变化仍然要考虑表面的温度变化仍然要考虑表面的温度变化仍然要考虑表面的温度变化仍然要考虑，，，，但不是厚度方向的但不是厚度方向的但不是厚度方向的但不是厚度方向的。。。。–对于线对于线对于线对于线，，，，不考虑截面厚度上的温度变化不考虑截面厚度上的温度变化不考虑截面厚度上的温度变化不考虑截面厚度上的温度变化。。。。线应当用于类似梁或桁架线应当用于类似梁或桁架线应当用于类似梁或桁架线应当用于类似梁或桁架的结构的结构的结构的结构，，，，此时可认为其截面上的温度是常量此时可认为其截面上的温度是常量此时可认为其截面上的温度是常量此时可认为其截面上的温度是常量。。。。•沿着线方向的温度变化仍然要考虑沿着线方向的温度变化仍然要考虑沿着线方向的温度变化仍然要考虑沿着线方向的温度变化仍然要考虑，，，，但不是沿着截面的但不是沿着截面的但不是沿着截面的但不是沿着截面的。。。。ANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench---DesignModelerDesignModelerDesignModelerANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench---DesignModelerDesignModelerDesignModeler•沿着线方向的温度变化仍然要考虑沿着线方向的温度变化仍然要考虑沿着线方向的温度变化仍然要考虑沿着线方向的温度变化仍然要考虑，，，，但不是沿着截面的但不是沿着截面的但不是沿着截面的但不是沿着截面的。。。。TrainingManualANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbenchANSYSWorkbench……材料属性材料属性材料属性材料属性材料属性材料属性材料属性材料属性•唯一需要的材料属性是导热系数唯一需要的材料属性是导热系数唯一需要的材料属性是导热系数唯一需要的材料属性是导热系数。。。。–材料输入在材料输入在材料输入在材料输入在““““EngineeringData”标签下标签下标签下标签下，，，，然后在然后在然后在然后在““““Geometry