ansys中地熱分析報告

《ansys中地熱分析報告》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、實用標準文案【轉(zhuǎn)】熱-結(jié)構(gòu)耦合分析知識掌握篇2009-05-3114:09:19閱讀131評論0??字號：大中小?訂閱?熱-結(jié)構(gòu)耦合問題是結(jié)構(gòu)分析中通常遇到的一類耦合分析問題.由于結(jié)構(gòu)溫度場的分布不均會引起結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力,或者結(jié)構(gòu)部件在高溫環(huán)境中工作,材料受到溫度的影響會發(fā)生性能的改變,這些都是進行結(jié)構(gòu)分析時需要考慮的因素.為此需要先進行相應(yīng)的熱分析,然后在進行結(jié)構(gòu)分析.熱分析用于計算一個系統(tǒng)或部件的溫度分布及其它熱物理參數(shù),如熱量的獲取或損失,熱梯度,熱流密度(熱通量)等.本章主要介紹在ANSYS中進行穩(wěn)態(tài),瞬態(tài)熱分析的基本過程,并講解如何完整的進行熱-結(jié)構(gòu)耦合分析.21.1熱-結(jié)

2、構(gòu)耦合分析簡介熱-結(jié)構(gòu)耦合分析是指求解溫度場對結(jié)構(gòu)中應(yīng)力,應(yīng)變和位移等物理量影響的分析類型.對于熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,在ANSYS中通常采用順序耦合分析方法,即先進行熱分析求得結(jié)構(gòu)的溫度場,然后再進行結(jié)構(gòu)分析.且將前面得到的溫度場作為體載荷加到結(jié)構(gòu)中,求解結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布.為此,首先需要了解熱分析的基本知識,然后再學習耦合分析方法.21.1.1熱分析基本知識ANSYS熱分析基于能量守恒原理的熱平衡方程,用有限元法計算各節(jié)點的溫度,并導(dǎo)出其它熱物理參數(shù).ANSYS熱分析包括熱傳導(dǎo),熱對流及熱輻射三種熱傳遞方式.此外,還可以分析相變,有內(nèi)熱源,接觸熱阻等問題.熱傳導(dǎo)可以定義為完全接觸的兩個物

3、體之間或一個物體的不同部分之間由于溫度梯度而引起的內(nèi)能的交換.熱對流是指固體的表面和與它周圍接觸的流體之間,由于溫差的存在引起的熱量的交換.熱輻射指物體發(fā)射電磁能,并被其它物體吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬臒崃拷粨Q過程.如果系統(tǒng)的凈熱流率為0,即流入系統(tǒng)的熱量加上系統(tǒng)自身產(chǎn)生的熱量等于流出系統(tǒng)的熱量:q流入+q生成-q流出=0,則系統(tǒng)處于熱穩(wěn)態(tài).在穩(wěn)態(tài)熱分析中任一節(jié)點的溫度不隨時間變化.瞬態(tài)傳熱過程是指一個系統(tǒng)的加熱或冷卻過程.在這個過程中系統(tǒng)的溫度,熱流率,熱邊界條件以及系統(tǒng)內(nèi)能隨時間都有明顯變化.ANSYS熱分析的邊界條件或初始條件可分為七種:溫度,熱流率,熱流密度,對流,輻射,絕熱,生熱.熱

4、分析涉及到的單元有大約40種,其中純粹用于熱分析的有14種,它們?nèi)绫?1.1所示.表21.1熱分析單元列表單元類型名稱說明線性LINK32LINK33LINK34LINK31兩維二節(jié)點熱傳導(dǎo)單元三維二節(jié)點熱傳導(dǎo)單元二節(jié)點熱對流單元精彩文檔實用標準文案二節(jié)點熱輻射單元二維實體PLANE55PLANE77PLANE35PLANE75PLANE78四節(jié)點四邊形單元八節(jié)點四邊形單元三節(jié)點三角形單元四節(jié)點軸對稱單元八節(jié)點軸對稱單元三維實體SOLID87SOLID70SOLID90六節(jié)點四面體單元八節(jié)點六面體單元二十節(jié)點六面體單元殼SHELL57四節(jié)點四邊形殼單元點MASS71節(jié)點質(zhì)量單元21

5、.1.2耦合分析在ANSYS中能夠進行的熱耦合分析有:熱-結(jié)構(gòu)耦合,熱-流體耦合,熱-電耦合,熱-磁耦合,熱-電-磁-結(jié)構(gòu)耦合等,因為本書主要講解結(jié)構(gòu)實例分析,所以著重講解熱-結(jié)構(gòu)耦合分析.在ANSYS中通?？梢杂脙煞N方法來進行耦合分析,一種是順序耦合方法,另一種是直接耦合方法.順序耦合方法包括兩個或多個按一定順序排列的分析,每一種屬于某一物理分析.通過將前一個分析的結(jié)果作為載荷施加到下一個分析中的方式進行耦合.典型的例子就是熱-應(yīng)力順利耦合分析,熱分析中得到節(jié)點溫度作為"體載荷"施加到隨后的結(jié)構(gòu)分析中去.直接耦合方法,只包含一個分析,它使用包含多場自由度的耦合單元.通過計算包含所

6、需物理量的單元矩陣或載荷向量矩陣或載荷向量的方式進行耦合.典型的例子是使用了SOLID45,PLANE13或SOLID98單元的壓電分析.進行順序耦合場分析可以使用間接法和物理環(huán)境法.對于間接法,使用不同的數(shù)據(jù)庫和結(jié)果文件,每個數(shù)據(jù)庫包含合適的實體模型,單元,載荷等.可以把一個結(jié)果文件讀入到另一個數(shù)據(jù)庫中,但單元和節(jié)點數(shù)量編號在數(shù)據(jù)庫和結(jié)果文件中必須是相同的.物理環(huán)境方法整個模型使用一個數(shù)據(jù)庫.數(shù)據(jù)庫中必須包含所有的物理分析所需的節(jié)點和單元.對于每個單元或?qū)嶓w模型圖元,必須定義一套屬性編號,包括單元類型號,材料編號,實常數(shù)編號及單元坐標編號.所有這些編號在所有物理分析中是不變的.但

7、在每個物理環(huán)境中,每個編號對應(yīng)的實際的屬性是不同的.對于本書要講解的熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,通常采用間接法順序耦合分析,其數(shù)據(jù)流程如圖21.1所示.圖21.1間接法順序耦合分析數(shù)據(jù)流程圖精彩文檔實用標準文案21.2穩(wěn)態(tài)熱分析穩(wěn)態(tài)傳熱用于分析穩(wěn)定的熱載荷對系統(tǒng)或部件的影響.通常在進行瞬態(tài)熱分析以前,需要進行穩(wěn)態(tài)熱分析來確定初始溫度分布.穩(wěn)態(tài)熱分析可以通過有限元計算確定由于穩(wěn)定的熱載荷引起的溫度,熱梯度,熱流率,熱流密度等參數(shù).ANSYS穩(wěn)態(tài)熱分析可分為三個步驟:前處理:建模求