四個ANSYS熱分析經(jīng)典例子

實例1：某一潛水艇可以簡化為一圓筒，它由三層組成，最外面一層為不銹鋼，中間為玻纖隔熱層，最里面為鋁層，筒內(nèi)為空氣，筒外為海水，求內(nèi)外壁面溫度及溫度分布。幾何參數(shù)：筒外徑30feet總壁厚2inch不銹鋼層壁厚0.75inch玻纖層壁厚1inch鋁層壁厚0.25inch筒長200feet導(dǎo)熱系數(shù)不銹鋼8.27BTU/hr.ft.oF玻纖0.028BTU/hr.ft.oF鋁117.4BTU/hr.ft.oF邊界條件空氣溫度70oF海水溫度44.5oF空氣對流系數(shù)2.5BTU/hr.ft2.oF海水對流系數(shù)80BTU/hr.ft2.oF沿垂直于圓筒軸線作橫截面，得到一圓環(huán)，取其中1度進行分析，如圖示。

/filename，Steady1/title，Steady-statethermalanalysisofsubmarine/units，BFTRo=15!外徑(ft)Rss=15-(0.75/12)!不銹鋼層內(nèi)徑ft)Rins=15-(1.75/12)!玻璃纖維層內(nèi)徑(ft)Ral=15-(2/12)!鋁層內(nèi)徑(ft)Tair=70!潛水艇內(nèi)空氣溫度Tsea=44.5!海水溫度Kss=8.27!不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)(BTU/hr.ft.oF)Kins=0.028!玻璃纖維的導(dǎo)熱系數(shù)(BTU/hr.ft.oF)Kal=117.4!鋁的導(dǎo)熱系數(shù)(BTU/hr.ft.oF)Hair=2.5!空氣的對流系數(shù)(BTU/hr.ft2.oF)Hsea=80!海水的對流系數(shù)(BTU/hr.ft2.oF)prep7et，1，plane55!定義二維熱單元mp，kxx，1，Kss!設(shè)定不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)mp，kxx，2，Kins!設(shè)定玻璃纖維的導(dǎo)熱系數(shù)mp，kxx，3，Kal!設(shè)定鋁的導(dǎo)熱系數(shù)pcirc，Ro，Rss，-0.5，0.5!創(chuàng)建幾何模型pcirc，Rss，Rins，-0.5，0.5pcirc，Rins，Ral，-0.5，0.5aglue，allnumcmp，arealesize，1，，，16!設(shè)定劃分網(wǎng)格密度lesize，4，，，4lesize，14，，，5lesize，16，，，2Mshape，2!設(shè)定為映射網(wǎng)格劃分mat，1amesh，1mat，2amesh，2mat，3amesh，3/SOLUSFL，11，CONV，HAIR，，TAIR!施加空氣對流邊界SFL，1，CONV，HSEA，，TSEA!施加海水對流邊界SOLVE/POST1PLNSOL！輸出溫度彩色云圖finish

實例2一圓筒形的罐有一接管，罐外徑為3英尺，壁厚為0.2英尺，接管外徑為0.5英尺，壁厚為0.1英尺，罐與接管的軸線垂直且接管遠離罐的端部。如圖所示：罐內(nèi)流體溫度為華氏450度，與罐壁的對流換熱系數(shù)年為250BUT/hr-ft2-oF，接管內(nèi)流體的溫度為華氏100度，與管壁的對流換熱系數(shù)隨管壁溫度而變。接管與罐為同一種材料，它的熱物理性能如下表所示：溫度70200300400500oF密度0.2850.2850.2850.2850.285lbm/in3導(dǎo)熱系數(shù)8.358.909.359.810.23Btu/hr-ft-oF比熱0.1130.1170.1190.1220.125Btu/lbm-oF對流系數(shù)*426405352275221Btu/hr-ft2-oF*接管內(nèi)壁對流系數(shù)求罐與接管的溫度分布。

/prep7/title，Steady-statethermalanalysisofpipejunction/units，bin！使用英制單位et，1，90！定義熱單元mp，dens，1，.285！密度mptemp，，70，200，300，400，500！建立溫度表mpdata，kxx，1，，8.35/12，8.90/12，9.35/12，9.80/12，10.23/12！導(dǎo)熱系數(shù)mpdata，c，1，，0.133，0.177，0.119，0.122，0.125！比熱mpdata，hf，2，，426/144，405/144，352/144，275/144，221/144！接管對流系數(shù)！定義幾何模型參數(shù)ri1=1.3！罐內(nèi)半徑ro1=1.5！罐外半徑z1=2！罐長ri2=0.4！接管內(nèi)半徑ro2=0.5！接管外半徑z2=2！接管長！建立幾何模型cylind，ri1，ro1，，z1，，90！1/4罐體wprota，0，-90！將工作平面旋轉(zhuǎn)到垂直于接管軸線cylind，ri2，ro2，，z2，-90！1/4接管wpstyl，defa！將工作平面恢復(fù)到默認狀態(tài)vovlap，1，2！進行OVERLAP布爾操作/pnum，volu，1！打開實體編號/view，，-3，-1，1！定義顯示角度/type，，4/title，Volumesusedinbuildingpipe/tankjunctionvplot！顯示實體vdele，3，4，，1！刪除多余實體！劃分網(wǎng)格asel，，loc，z，z1！選擇罐上Z=Z1的面asel，a，loc，y，0！添加選擇罐上Y=0的面cm，aremote，area！創(chuàng)建名為AREMOTE的面組/pnum，area，1/pnum，line，1/title，linesshowingtheportionbeingmodeledaplot/noeraselplot/eraseaccat，all！組合罐遠端的面及線，為映射劃分網(wǎng)格作準備lccat，12，7lccat，10，5lesize，20，，，4！在接管壁厚方向分4等分lesize，40，，，6！在接管長度方向分6等分lesize，6，，，4！在罐壁厚方向分4等分allsel！選擇EVERYTHINGesize，0.4！設(shè)定默認的單元大小mshape，0，3d！選擇3D映射網(wǎng)格mshkey，1！保存數(shù)據(jù)文件vmesh，all！劃分網(wǎng)格，產(chǎn)生節(jié)點與單元/pnum，defa/title，elementsinportionbeingmodeledeplot！顯示單元finish！加載求解/soluantype，static！定義為穩(wěn)態(tài)分析nropt，auto！設(shè)置求解選項為Program-chosen！Newton-Raphsontunif，450！設(shè)定初始所有節(jié)點溫度csys，1！變?yōu)橹鴺薾sel，s，loc，x，ri1！選擇罐內(nèi)表面的節(jié)點sf，all，conv，250/144，450！定義對流邊界條件cmsel，，aremote！選擇AREMOTE面組nsla，，1！選擇屬于AREMOTE面組的節(jié)點d，all，temp，450！定義節(jié)點溫度wprota，0，-90！將工作平面旋轉(zhuǎn)到垂直于接管軸線cswpla，11，1！創(chuàng)建局部柱坐標nsel，s，loc，x，ri2！選擇接管內(nèi)壁的節(jié)點sf，all，conv，-2，100！定義對流邊界條件allsel！選擇EVERYTHING/pbc，temp，，1！顯示所有溫度約束/psf，conv，，2！顯示所有對流邊界/title，Boundaryconditionsnplot！顯示節(jié)點wpstyle，defa！工作平面恢復(fù)默認狀態(tài)csys，0！變?yōu)橹苯亲鴺薬utots，on！打開自動步廠長nsubst，50！設(shè)定子步數(shù)量kbc，0！設(shè)定為階越outpr，nsol，last！設(shè)置輸出solve！進行求解finish！進入后處理/post1/title，Temperaturecontroursatpipe/tankjunctionplnsol，temp！顯示溫度彩色云圖finish/exit，all

實例1一個30公斤重、溫度為70℃的銅塊，以及一個20公斤重、溫度為80℃的鐵塊，突然放入溫度為20℃、盛滿了300升水的、完全絕熱的水箱中，如圖所示。過了一個小時，求銅塊與鐵塊的最高溫度(假設(shè)忽略水的流動)。材料熱物理性能如下：

/filename,transient1 /title,ThermalTransientExercise1!進入前處理/prep7 et,1,plane77 !定義單元類型mp,kxx,1,383 !定義材料熱性能參數(shù)mp,dens,1,8889 !1～銅，2～鐵，3～水mp,c,1,390 mp,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 !創(chuàng)建幾何實體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 !布爾操作/pnum,area,1aplotaatt,1,1,1 !劃分網(wǎng)格eshape,2esize,0.02amesh,2aatt,2,1,1amesh,3aatt,3,1,1eshape,3esize,0.05amesh,4/pnum,mat,1eplotfinish!加載求解/solu antype,transtimint,off !先作穩(wěn)態(tài)分析,確定初始條件time,0.01 !設(shè)定只有一個子步的時間很小的載荷步deltim,0.01esel,s,mat,,3nsle,sd,all,temp,20esel,s,mat,,2nsle,sd,all,temp,80esel,s,mat,,1nsle,sd,all,temp,70allselsolve !得到初始溫度分布time,3600 !進行瞬態(tài)分析timint,on !打開時間積分deltim,26,2,200!設(shè)置時間步長，最大及最小時間步長autots,on !打開自動時間步長?ddelet,all,temp!刪除穩(wěn)態(tài)分析中定義的節(jié)點溫度outres,all,1 !將每個子步的值寫入數(shù)據(jù)庫文件solvefinishsave!進入POST26后處理 /post26 solu,2,dtime,,dtime !2～每一子步采用的時間步長nsol,3,node(0.1875,0.2475,0),temp,,T_Copper!3～銅塊的中心點nsol,4,node(0.371,0.247,0),temp,,T_Iron!4～鐵塊的中心點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～水箱的頂部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!進入POST26后處理 /post26 solu,2,dtime,,dtime !2～每一子步采用的時間步長nsol,3,node(0.1875,0.2475,0),temp,,T_Copper!3～銅塊的中心點nsol,4,node(0.371,0.247,0),temp,,T_Iron!4～鐵塊的中心點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～水箱的頂部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

砂模外邊界的對流邊界條件：對流系數(shù)0.014Btu/hr.in2.oF，空氣溫度80oF；求3個小時后鑄鋼及砂模的溫度分布。

/Title，CastingSolidification!進入前處理/prep7et，1，plane55！定義單元mp，dens，1，0.054！定義砂模熱性能mp，kxx，1，0.025mp，c，1，0.28mptemp，1，0，2643，2750，2875！定義鑄鋼的熱性能mpdata，kxx，2，1.44，1.54，1.22，1.22mpdata，enth，2，0，128.1，163.8，174.2mpplot，kxx，2mpplot，enth，2save！創(chuàng)建幾何模型k，1，0，0，0k，2，22，0，0k，3，10，12，0k，4，0，12，0/pnum，kp，1/pnum，line，1/pnum，area，1/Triad