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1、第一章簡(jiǎn)介1一、熱分析的H的1二、ANSYS的熱分析1三、ANSYS熱分析分類1四、耦合分析1第二章基礎(chǔ)知識(shí)2一、符號(hào)與單位2二、傳熱學(xué)經(jīng)典理論凹顧2三、熱傳遞的方式3四、穩(wěn)態(tài)傳熱3五、憐態(tài)傳熱4六、線性與非線性4七、邊界條件、初始條件4八、熱分析誤差估計(jì)4第三章穩(wěn)態(tài)傳熱分析5一、穩(wěn)態(tài)傳熱的定義5二、熱分析的單元5三、ANSYS穩(wěn)態(tài)熱分析的基本過(guò)程5實(shí)例19實(shí)例212第四章瞬態(tài)傳熱分析20一、瞬態(tài)傳熱分析的定義20二、瞬態(tài)熱分析的單元及命令20三、ANSYS瞬態(tài)熱分析的主要步驟20四、建模20五、加載求解21六、后處理
2、23七、相變問(wèn)題23實(shí)例124實(shí)例225第五章熱輻射第一章簡(jiǎn)介一、熱分析的目的熱分析用于計(jì)算一個(gè)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。熱分析在許多工程應(yīng)用中扮演重要角色，如內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)、換熱器、管路系統(tǒng)、電子元件等。二.ANSYS的熱分析?在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical>ANSYS/Thermal>ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五種產(chǎn)品中包含熱分析功能，其中ANSYS/FLOTRAN不含相變熱分析。?ANSYS熱
3、分析基于能量守恒原理的熱平衡方程，用有限元法計(jì)算各節(jié)點(diǎn)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(duì)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(wèn)題。三、ANSYS熱分析分類?穩(wěn)態(tài)傳熱：系統(tǒng)的溫度場(chǎng)不隨時(shí)間變化?瞬態(tài)傳熱：系統(tǒng)的溫度場(chǎng)隨時(shí)間明顯變化耦合分析?熱一結(jié)構(gòu)耦合?熱一流體耦合?熱一電耦合?熱一磁耦合?熱一電一磁一結(jié)構(gòu)耦合等第二章基礎(chǔ)知識(shí)—、符號(hào)與單位項(xiàng)目國(guó)際單位英制單位ANSYS代號(hào)長(zhǎng)度mft時(shí)間Ss質(zhì)量Kglbm溫度°C°F力NIbf能量（熱量）JBTU功率（熱流率）
4、WBTU/sec熱流密度W/m2BTU/sec-ft2生熱速率W/m3BTU/sec-ft3導(dǎo)熱系數(shù)W/m-°CBTU/sec-ft-°FKXX對(duì)流系數(shù)W/m2-°CBTU/sec-ft2-°FHF密度Kg/m3lbm/ft3DENS比熱J/Kg-°CBTU/lbm-°FCJ/m3BTU/ft3ENTH二、傳熱學(xué)經(jīng)典理論回顧熱分析遵循熱力學(xué)第一定律，即能量守恒定律：?對(duì)于一個(gè)封閉的系統(tǒng)（沒(méi)有質(zhì)量的流入或流出）Q-W=U+KE+PE式中：Q熱量；W——作功；△（/——系統(tǒng)內(nèi)能；NKE系統(tǒng)動(dòng)能；PE——系統(tǒng)勢(shì)能;?
5、對(duì)丁大多數(shù)T程傳熱問(wèn)題：KE=PE=0；?通?？紤]沒(méi)有做功：w=o,則：e=A（/；對(duì)于穩(wěn)態(tài)熱分析：e=At/=o,即流入系統(tǒng)的熱量等于流出的熱量;?對(duì)于瞬態(tài)熱分析：?jiǎn)J,即流入或流出的熱傳遞速率q等于系統(tǒng)內(nèi)能的變化。三.熱傳遞的方式1、熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)可以定義為完全接觸的兩個(gè)物體Z間或一個(gè)物體的不同部分Z間由于溫度梯度而引起的內(nèi)能的交換。熱傳導(dǎo)遵循付里葉定律：qN=-k—，式中,dx為熱流密度（W/H?）,￡為導(dǎo)熱系數(shù)（W/HlJC）,表示熱量流向溫度降低的方向。2、熱對(duì)流熱對(duì)流是指固體的表面與它周圍接觸的流體之間，由
6、于溫差的存在引起的熱量的交換。熱對(duì)流可以分為兩類：自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。熱對(duì)流用牛頓冷卻方程來(lái)描述：q”=h（Ts-TJ,式屮h為對(duì)流換熱系數(shù)（或稱膜傳熱系數(shù)、給熱系數(shù)、膜系數(shù)等），厶為固體表面的溫度，厶為周圍流體的溫度。3、熱輻射熱輻射指物體發(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(guò)程。物體溫度越高，單位時(shí)間輻射的熱屋越多。熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流都需要有傳熱介質(zhì),而熱輻射無(wú)須任何介質(zhì)。實(shí)質(zhì)上，在真空中的熱輻射效率最高。在工程中通常考慮兩個(gè)或兩個(gè)以上物體之間的輻射，系統(tǒng)中每個(gè)物體同時(shí)輻射并吸收熱量。它們之間的凈熱量傳遞可以
7、用斯蒂芬一波爾茲曼方程來(lái)計(jì)算：g=⑺4-卞），式中9為熱流率，￡為輻射率（黑度），b為斯蒂芬一波爾茲曼常數(shù)，約為5.67X108W/m2.K4,為輻射面1的面積，片?為由輻射面1到輻射面2的形狀系數(shù)，7；為輻射面1的絕對(duì)溫度，篤為輻射面2的絕對(duì)溫度。由上式可以看出，包含熱輻射的熱分析是高度非線性的。穩(wěn)態(tài)傳熱如果系統(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(diǎn)的溫度不隨時(shí)間變化。穩(wěn)態(tài)熱分析的能量平衡方程為（以炬陣形式表示）[
8、K]{T}={q]式屮:[K]為傳導(dǎo)矩陣，包含導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；{"為節(jié)點(diǎn)溫度向量；{創(chuàng)為節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包含熱生成；ANSYS利用模型幾何參數(shù).材料熱性能參數(shù)以及所施加的邊界條件，生成[K]、⑴以及{0。五、瞬態(tài)傳熱瞬態(tài)傳熱過(guò)程是指一個(gè)系統(tǒng)的加熱或冷卻過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程屮系統(tǒng)的溫度、熱流率、熱邊界條件以及系統(tǒng)內(nèi)
