Ansys 經(jīng)典APDL瞬態(tài)熱分析實(shí)例

2017-05-13  by:CAE仿真在線(xiàn)  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

一個(gè)直徑為0.2m,溫度為500℃的鋼球突然放入溫度為0℃的水中,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)650W/(m2·℃),計(jì)算1min后鋼球的溫度場(chǎng)分布和球心溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律。鋼球材

料性能如下:

密度:7800kg/m3、熱導(dǎo)率:70W/(m·℃)、比熱容:448J/(kg·℃)

設(shè)置環(huán)境

設(shè)置分析模塊。本例是溫度分布分析,所以只需要選擇熱分析模塊,這樣就可以把結(jié)構(gòu)分析模塊、電磁場(chǎng)分析模塊和流體分析模塊的菜單都過(guò)濾掉。設(shè)置如圖

定義單元類(lèi)型和材料屬性

對(duì)于我們的鋼球的熱傳導(dǎo)問(wèn)題,看似是一個(gè)三維問(wèn)題,但由對(duì)稱(chēng)性可簡(jiǎn)化為二維的軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題,下面我們將進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。

① 選擇單元類(lèi)型。如圖:

② 定義軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題。

③ 定義材料屬性。對(duì)于該熱傳導(dǎo)問(wèn)題,需要定義的材料屬性有:密度:7800kg/m3、 熱導(dǎo)率:70W/(m·℃)、比熱容:448J/(kg·℃),定義方式如圖。

建立模型及網(wǎng)格劃分

① 建立模型。建立模型方法較為簡(jiǎn)單,使用如下模塊即可:

② 設(shè)定劃分網(wǎng)格密度。按照如下方式劃分網(wǎng)格。

③ 為模型劃分網(wǎng)格。

選擇Pick All即可,最終網(wǎng)格劃分如圖:

定義分析類(lèi)型

我們的熱傳導(dǎo)問(wèn)題是非穩(wěn)態(tài)問(wèn)題,定義為非穩(wěn)態(tài)。

施加初始條件與邊界條件

初始溫度為500℃,邊界為第三類(lèi)邊界條件,外界溫度為0℃,對(duì)流換熱系數(shù)650W/(m2·℃)。定義位置如圖。

求解

在這里輸入你的內(nèi)容,注意不要用退格鍵把所有文字刪除,請(qǐng)保留一個(gè)或者用鼠標(biāo)選取后直接輸入,防止格式錯(cuò)亂。

① 設(shè)置時(shí)間與時(shí)間步參數(shù)。我們計(jì)算實(shí)際是60s。至于圖中【AUTOTS】的設(shè)置是設(shè)置為自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)。

設(shè)置Stepped和Ramped選項(xiàng)。如果載荷在這個(gè)載荷步是恒定的,需要設(shè)為Stepped(階躍)選項(xiàng);如果載荷值隨時(shí)間線(xiàn)性變化,則要設(shè)定為Ramped(斜坡)選項(xiàng)。對(duì)于這里的熱傳導(dǎo),對(duì)流換熱系數(shù)恒定,設(shè)定為Stepped。

時(shí)間積分效果設(shè)置。如果將此選項(xiàng)設(shè)置為OFF,將進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析。(這里和前面分析類(lèi)型的設(shè)置似乎有重復(fù),但似乎必須這樣設(shè)置。)

② 設(shè)置輸出控制。對(duì)于這里的非穩(wěn)態(tài)問(wèn)題,要求每一步的結(jié)果都予以保留。

③ 求解。

后處理

在這里輸入你的內(nèi)容,注意不要用退格鍵把所有文字刪除,請(qǐng)保留一個(gè)或者用鼠標(biāo)選取后直接輸入,防止格式錯(cuò)亂。

① 查看第60秒時(shí)刻溫度分布。

讀入結(jié)果,如下圖,在【TIME】后的文本框中輸入“60”,即讀入第60秒的數(shù)據(jù)。

顯示結(jié)果,選擇如圖:

得到第60秒時(shí)的溫度分布,如圖:

② 查看球心在60秒內(nèi)溫度變化。

選擇球心點(diǎn),具體不在詳述。如圖:

圖形具體顯示可通過(guò)Utility Menu>PlotCtrls>Style>Graphs>Modify Axes,進(jìn)行修改。

內(nèi)外邊界溫度變化如圖:

③ 生成動(dòng)畫(huà)。

通過(guò)Utility Menu>PlotCtrls>Animate>Animate Over Time生成動(dòng)畫(huà),設(shè)置如圖

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