瞬态热分析实例二维Word文档格式.docx
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，突然放入
的液体中冷却，这种液体对流换热系数
。
计算：
（1）第1秒和第60秒这两个时刻温度分布情况；
（2）内外边在60秒内温度变化。
1．设置环境
1 设置分析模块。
本例是温度分布分析，所以只需要选择热分析模块，这样就可以把结构分析模块、电磁场分析模块和流体分析模块的菜单都过滤掉。
设置如图
2 设置单位
在命令行输入“/units,SI”，SI为设定为国际单位制。
必须注意：
ANSYS程序不会为你的分析假定一个单位制，除了磁场分析以外，你可以使用任何单位制，只要你能保证你输入的所有数据都是按照这个单位制进行的。
也就是说，单位制在所有输入数据中应该保持一致。
使用/UNITS命令，你可以在ANSYS数据库中进行标记来表示你使用的单位制。
但是请注意，这个命令并不将一个单位转化为另一个。
它仅仅只作为对分析的一个评论记录。
什么意思呢？
就是/UNITS只是个标记，告诉别人程序的单位制，即使程序中没有使用这种单位制，它也不能将这种单位制转化为自己标记的那个单位制。
所以，如果你要让ANSYS的单位为国际单位制，你在输入物理量之前，先将所有的物理量转换为国际单位制，如：
原先你的图纸上均为毫米，比如一个矩形截面尺寸是400mm*500mm，那么，你在建模之前先转化为0.4m*0.5m然后输入的长度为0.4和0.5，ANSYS只知道你输入的是0.4和0.5，它不知道你的单位是什么。
2．定义单元类型和材料属性
1 选择单元类型。
如图：
我们选择【Quad4node55】即选择了PLANE55单元。
下面介绍一下PLANE55单元，我们直接从ANSYS帮助文档中摘录。
PLANE55ElementDescription
PLANE55canbeusedasaplaneelementorasanaxisymmetricringelementwitha2-Dthermalconductioncapability.Theelementhasfournodeswithasingledegreeoffreedom,temperature,ateachnode.
Theelementisapplicabletoa2-D,steady-stateortransientthermalanalysis.Theelementcanalsocompensateformasstransportheatflowfromaconstantvelocityfield.Ifthemodelcontainingthetemperatureelementisalsotobeanalyzedstructurally,theelementshouldbereplacedbyanequivalentstructuralelement（suchasPLANE182）.
AsimilarelementwithmidsidenodecapabilityisPLANE77.AsimilaraxisymmetricelementwhichacceptsnonaxisymmetricloadingisPLANE75.
Anoptionexiststhatallowstheelementtomodelnonlinearsteady-statefluidflowthroughaporousmedium.Withthisoptionthethermalparametersareinterpretedasanalogousfluidflowparameters.SeePLANE55intheMechanicalAPDLTheoryReferenceformoredetailsaboutthiselement.
Figure
55.1
PLANE55Geometry
总体来说，对于我们要分析二维热传导问题，PLANE55单元是比较合适的，对于其他情况所用单元可参考相关文档。
2 定义厚度。
一般对于二维问题，不需定义厚度。
定义厚度的原因在帮助文档里有这样一句话：
ThiselementcanalsohaveaZ-depthspecifiedbyKEYOPT（3）andrealconstantTHK.Becarefulwhenusingthisoptionwithotherphysics,especiallyradiation.RadiationviewfactorswillbebasedonaunitZ-depth（only）.
可见对于我们纯粹的热传导问题可以完全不需要定义厚度，这里仍按照其方法设置。
3 定义材料属性。
对于该热传导问题，需要定义的材料属性有：
密度为
，定义方式如图。
3．建立模型及网格划分
1 建立模型。
建立模型方法较为简单，使用如下模块即可：
2 设定划分网格密度。
按照如下方式调出【MeshTool】对话框。
下面根据我们的模型，对每条线划分为20份（一个圆由四条线构成）。
选择需进行网格划分的边，单击【SizeControls】→【Lines】区中的【Set】按钮，如图。
按上图设置，确定。
3 为模型划分网格。
在前面的【MeshTool】点选【Mesh】区中的【Free】，点选【Shape】选项中的【Quad】选项，最后单击【Mesh】，选择区域即可。
最终划分网格如图
4．定义分析类型
我们的热传导问题是非稳态问题，定义为非稳态。
5．施加初始条件与边界条件
初始温度为
，边界为第三类边界条件，外界温度为
，对流换热系数
定义位置如图：
（在这里似乎每次运算前都要重新定义初始温度，不知是不是ANSYS的本身的缺陷。
）
6．求解
1 设置时间与时间步参数。
我们计算实际是60s，每步是1s。
至于图中【AUTOTS】的设置是设置为自动时间步长。
设置Stepped和Ramped选项。
如果载荷在这个载荷步是恒定的，需要设为Stepped（阶跃）选项；
如果载荷值随时间线性变化，则要设定为Ramped（斜坡）选项。
对于这里的热传导，对流换热系数恒定，设定为Stepped。
（在这里，除了总时间其他都可以默认设置，具体还需根据具体要求来。
时间积分效果设置。
如果将此选项设置为OFF，将进行稳态热分析。
（这里和前面分析类型的设置似乎有重复，但似乎必须这样设置。
2 设置输出控制。
对于这里的非稳态问题，要求每一步的结果都予以保留。
3 求解。
7．后处理
1 查看第1秒和第60秒这两个时刻零件温度分布。
读入结果，如下图，在【TIME】后的文本框中输入“1”，即读入第1秒的数据。
显示结果，选择如图：
得到第1秒时的温度分布，如图：
同样方法可得到第60秒时刻的温度分布，如图：
2 查看内外边在60秒内温度变化。
首先选择内外边界点，具体不在详述。
内外边界温度变化如图：
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