1、第10講 ANSYS瞬態(tài)熱分析,西南交通大學(xué)材料學(xué)院,穩(wěn)態(tài)分析回顧,100,100,100,500,10W/m.,本講介紹瞬態(tài)傳熱分析的知識(shí)，通過(guò)學(xué)習(xí)，使大家了解瞬態(tài)傳熱分析，并能對(duì)簡(jiǎn)單的問(wèn)題進(jìn)行求解。,1、瞬態(tài)傳熱分析的定義 2、瞬態(tài)熱分析的單元及命令 3、ANSYS瞬態(tài)熱分析的主要步驟 4、建模 5、加載求解 6、后處理 7、相變問(wèn)題 練習(xí) 瞬態(tài)熱分析中使用的單元與穩(wěn)態(tài)熱分析相同。,學(xué)習(xí)內(nèi)容,瞬態(tài)分析步驟,建模 加載求解 后處理,瞬態(tài)熱分析步驟一： 建模,確定jobname、title、units, 進(jìn)入PREP7； 定義單元類型并設(shè)置選項(xiàng)； 如果需要，定義單元實(shí)常數(shù)； 定義材料熱性能：一

2、般瞬態(tài)熱分析要定義導(dǎo)熱系數(shù)、密度 及比熱； 建立幾何模型； 對(duì)幾何模型劃分網(wǎng)格。,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,a、定義分析類型 如果第一次進(jìn)行分析，或重新進(jìn)行分析 GUI: Main MenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis Transient Command: ANTYPE,TRANSIENT,NEW,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,a、定義分析類型 如果接著上次的分析繼續(xù)進(jìn)行（例如增加其它載荷） GUI: Main MenuSolutionAnalysis TypeRestart Command: ANTYPE,TRANSIENT,REST,瞬態(tài)熱分析步驟二：

3、加載求解,b、獲得瞬態(tài)熱分析的初始條件 、定義均勻溫度場(chǎng) 如果已知模型的起始溫度是均勻的，可設(shè)定所有節(jié)點(diǎn)初始溫度 Command:TUNIF GUI: Main Menu Solution-Loads-SettingsUniform Temp,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,、定義均勻溫度場(chǎng) 如果不在對(duì)話框中輸入數(shù)據(jù)，則默認(rèn)為參考溫度，參考溫度的值默認(rèn)為零，但可通過(guò)如下方法設(shè)定參考溫度： Command:TREF GUI: Main Menu Solution-Loads-SettingsReference Temp,Guidelines,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,注意：設(shè)定均勻的初始溫度，與如

4、下的設(shè)定節(jié)點(diǎn)的溫度(自由度)不同 Command:D GUI: Main Menu Solution -Loads- Apply -Thermal- Temperature On Nodes,Guidelines,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,初始均勻溫度僅對(duì)分析的第一個(gè)子步有效；而設(shè)定節(jié)點(diǎn)溫度將保持貫穿整個(gè)瞬態(tài)分析過(guò)程，除非通過(guò)下列方法刪除此約束： Command:DDELE GUI: Main Menu Solution-Loads-Delete-Thermal-Temperature On Nodes,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,、設(shè)定非均勻的初始溫度 在瞬態(tài)熱分析中，節(jié)點(diǎn)溫度可以設(shè)定為不

5、同的值： Command:IC GUI: Main Menu SolutionLoadsApply-Initial Conditn Define,Guidelines,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,如果初始溫度場(chǎng)是不均勻的且又是未知的，就必須首先作穩(wěn)態(tài)熱分析確定初始條件： 設(shè)定載荷（如已知的溫度、熱對(duì)流等） 將時(shí)間積分設(shè)置為OFF： Command: TIMINT, OFF GUI: Main Menu Preprocessor Loads-Load Step Opts-Time/Frequenc Time Integration,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解, 設(shè)定一個(gè)只有一個(gè)子步的，時(shí)間很小的

6、載荷步（例如0.001）： Command: TIME GUI: Main Menu PreprocessorLoads-Load Step Opts-Time/Frequenc Time and Substps,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解, 寫入載荷步文件： Command:LSWRITE GUI: Main Menu PreprocessorLoadsWrite LS File 或先求解： Command:SOLVE GUI: Main Menu SolutionSolveCurrent LS 注意：在第二載荷步中，要?jiǎng)h去所有設(shè)定的溫度，除非這些節(jié)點(diǎn)的溫度在瞬態(tài)分析與穩(wěn)態(tài)分析相同。,瞬態(tài)熱

7、分析步驟二：加載求解,c、設(shè)定載荷步選項(xiàng) 、普通選項(xiàng) 時(shí)間：本選項(xiàng)設(shè)定每一載荷步結(jié)束時(shí)的時(shí)間： Command: TIME GUI: Main Menu Solution-Load Step Opts-Time/Frequenc Time and Substps,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解, 寫入載荷步文件： Command:LSWRITE GUI: Main Menu PreprocessorLoadsWrite LS File 或先求解： Command:SOLVE GUI: Main Menu SolutionSolveCurrent LS 注意：在第二載荷步中，要?jiǎng)h去所有設(shè)定的溫度，除

8、非這些節(jié)點(diǎn)的溫度在瞬態(tài)分析與穩(wěn)態(tài)分析相同。,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,c、設(shè)定載荷步選項(xiàng) 、普通選項(xiàng) 時(shí)間：本選項(xiàng)設(shè)定每一載荷步結(jié)束時(shí)的時(shí)間： Command: TIME GUI: Main Menu Solution-Load Step Opts-Time/Frequenc Time and Substps,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,c、設(shè)定載荷步選項(xiàng) 、普通選項(xiàng) 每個(gè)載荷步的載荷子步數(shù)，或時(shí)間增量 對(duì)于非線性分析，每個(gè)載荷步需要多個(gè)載荷子步。時(shí)間步長(zhǎng)的大小關(guān)系到計(jì)算的精度。步長(zhǎng)越小，計(jì)算精度越高，同時(shí)計(jì)算的時(shí)間越長(zhǎng)。根據(jù)線性傳導(dǎo)熱傳遞，可以按如下公式估計(jì)初始時(shí)間步長(zhǎng)：ITS=2/4 其

9、中為沿?zé)崃鞣较驘崽荻茸畲筇幍膯卧拈L(zhǎng)度， 為導(dǎo)溫系數(shù)，它等于導(dǎo)熱系數(shù)除以密度與比熱的乘積（ k/c)。 Command: NSUBST or DELTIM GUI: Main Menu Solution-Load Step Opts- Time/Frequenc Time and Substps,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,如果載荷在這個(gè)載荷步是恒定的，需要設(shè)為階越選項(xiàng)；如果載荷值隨時(shí)間線性變化，則要設(shè)定為漸變選項(xiàng)： Command: KBC GUI: Main Menu Solution-Load Step Opts- Time/Frequenc Time and Substps,Guide

10、lines,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,、非線性選項(xiàng) 迭代次數(shù)：每個(gè)子步默認(rèn)的次數(shù)為25，這對(duì)大多數(shù)非線性熱分析已經(jīng)足夠。 Command: NEQIT GUI: Main Menu Solution-Load step opts Nonlinear Equilibrium Iter,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,、非線性選項(xiàng) 自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)：本選項(xiàng)為ON時(shí)，在求解過(guò)程中將自動(dòng)調(diào)整時(shí)間步長(zhǎng)。 Command: AUTOTS GUI: Main Menu Solution-Load Step Opts- Time/Frequenc Time and Substps,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,、非線

11、性選項(xiàng) 時(shí)間積分效果：如果將此選項(xiàng)設(shè)定為OFF，將進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析。 Command: TIMINT GUI: Main Menu Solution-Load Step Opts- Time/Frequenc Time Integration,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,、輸出選項(xiàng) 控制打印輸出：本選項(xiàng)可將任何結(jié)果數(shù)據(jù)輸出到*.out 文件中 Command: OUTPR GUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Output CtrlsSolu Printout,瞬態(tài)熱分析步驟二：加載求解,、輸出選項(xiàng) 控制結(jié)果文件：控制*.rth的內(nèi)容 Command: OU

12、TRES GUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-Output Ctrls DB/Results File 、存盤求解,瞬態(tài)熱分析步驟三：后處理,ANSYS提供兩種后處理方式： POST1，可以對(duì)整個(gè)模型在某一載荷步（時(shí)間點(diǎn)）的結(jié)果進(jìn)行后處理； Command: POST1 GUI: Main MenuGeneral Postproc. POST26，可以對(duì)模型中特定點(diǎn)在所有載荷步（整個(gè)瞬態(tài)過(guò)程）的結(jié)果進(jìn)行后處理。 Command: POST26 GUI: Main MenuTimeHist Postproc,瞬態(tài)熱分析步驟三：后處理,1、用POST1進(jìn)行后

13、處理 進(jìn)入POST1后，可以讀出某一時(shí)間點(diǎn)的結(jié)果： Command: SET GUI: Main MenuGeneral PostprocRead ResultsBy Time/Freq 如果設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)不在任何一個(gè)子步的時(shí)間點(diǎn)上，ANSYS會(huì)進(jìn)行線性插值。 此外還可以讀出某一載荷步的結(jié)果： GUI: Main MenuGeneral PostprocRead ResultsBy Load Step 然后就可以采用與穩(wěn)態(tài)熱分析類似的方法，對(duì)結(jié)果進(jìn)行彩色云圖顯示、矢量圖顯示、打印列表等后處理。,瞬態(tài)熱分析步驟三：后處理,2、用POST26進(jìn)行后處理 首先要定義變量： Command: NSOL or ESOL or RFORCE GUI: Main MenuTimeHist PostprocDefine Variables,瞬態(tài)熱分析步驟三：后處理, 然后就可以繪制這些變量隨時(shí)間變化的曲線： Command: PLVAR GUI: Main MenuTimeHist PostprocGraph Variables,瞬態(tài)熱分析步驟三：后處理,或列表輸出： Command: PRVAR GUI: Main MenuTimeHist PostprocList Variables 此外，P