内容发布更新时间 : 2024/5/19 2:25:22星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
GUI: Main menu>Solution>Analysis Type->Restart
②、 施加载荷
可以直接在实体模型或单元模型上施加五种载荷(边界条件) ： a、恒定的温度
通常作为自由度约束施加于温度已知的边界上。
Command Family: D
GUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Temperature
b、热流率
热流率作为节点集中载荷，主要用于线单元模型中(通常线单元模型不能施加对流或热流密度载荷)，如果输入的值为正，代表热流流入节点，即单元获取热量。如果温度与热流率同时施加在一节点上则ANSYS读取温度值进行计算。
注意：如果在实体单元的某一节点上施加热流率，则此节点周围的单元要密一些，在两种导热系数差别很大的两个单元的公共节点上施加热流率时，尤其要注意。此外，尽可能使用热生成或热流密度边界条件，这样结果会更精确些。
Command Family: F
GUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Heat Flow
c、对流
对流边界条件作为面载施加于实体的外表面，计算与流体的热交换，它仅可施加于实体和壳模型上，对于线模型，可以通过对流线单元LINK34考虑对流。
Command Family: SF
GUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Convection
d、热流密度
热流密度也是一种面载。当通过单位面积的热流率已知或通过FLOTRAN CFD计算得到时，可以在模型相应的外表面施加热流密度。如果输入的值为正，代表热流流入单元。热流密度也仅适用于实体和壳单元。热流密度与对流可以施加在同一外表面，但ANSYS仅读取最后施加的面载进行计算。
Command Family: F
GUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Heat Flux
e、生热率
生热率作为体载施加于单元上，可以模拟化学反应生热或电流生热。它的单位是单位体积的热流率。
Command Family: BF
GUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Heat Generat
③、确定载荷步选项
对于一个热分析，可以确定普通选项、非线性选项以及输出控制。 a. 普通选项 ?
时间选项：虽然对于稳态热分析，时间选项并没有实际的物理意义，但它提供了一个方便的设置载荷步和载荷子步的方法。
Command: TIME
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step/Time and Substps
? 每载荷步中子步的数量或时间步大小：对于非线性分析，每一载荷步需要多个子步。
Command: NSUBST
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts->Time/Frequenc>Time and Substps
Command: DELTIM
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts->Time/Frequenc>Time-Time Step
? 递进或阶越选项：如果定义阶越(stepped)选项，载荷值在这个载荷步内保持不变；如果为递进(ramped)选项，则载荷值由上一载荷步值到本载荷步值随每一子步线性变化。
Command: KBC
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step/Time and Substps
b. 非线性选项 ?
迭代次数：本选项设置每一子步允许的最多的迭代次数。默认值为25，对大数热分析问题足够。
Command: NEQIT
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Nolinear>Equilibrium Iter
? 自动时间步长: 对于非线性问题，可以自动设定子步间载荷的增长，保证求解的稳定性和准确性。
Command: AUTOTS
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step/Time and Substps
? 收敛误差：可根据温度、热流率等检验热分析的收敛性。
Command: CNVTOL
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Nolinear>Convergence Crit
? 求解结束选项：如果在规定的迭代次数内，达不到收敛，ANSYS可以停止求解或到下一载荷步继续求解。
Command: NCNV
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Nolinear>Criteria to Stop
? 线性搜索：设置本选项可使ANSYS用Newton-Raphson方法进行线性搜索。
Command: LNSRCH
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Nolinear>Line Search
? 预测矫正：本选项可激活每一子步第一次迭代对自由度求解的预测矫正。
Command: PRED
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Nolinear>Predictor
c. 输出控制 ?
控制打印输出：本选项可将任何结果数据输出到*.out 文件中。
Command: OUTPR
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls>Solu Printout
? 控制结果文件：控制*.rth的内容。
Command: OUTRES
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls>DB/Results File
④、确定分析选项
a. Newton-Raphson选项（仅对非线性分析有用）
Command: NROPT
GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options
b. 选择求解器：可选择如下求解器中一个进行求解：
? ? ? ? ?
Frontal solver(默认）
Jacobi Conjugate Gradient(JCG) solver JCG out-of-memory solver
Incomplete Cholesky Conjugate Gradient(ICCG) solver Pre-Conditioned Conjugate Gradient Solver(PCG)
? Iterative(automatic solver selection option)
Command: EQSLV
GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options
注意：热分析可选用Iterative选项进行快速求解，但如下情况除外：
? ? ? ?
热分析包含SURF19或SURF22或超单元； 热辐射分析； 相变分析
需要restart an analysis
c. 确定绝对零度：在进行热辐射分析时，要将目前的温度值换算为绝对温度。如果使
用的温度单位是摄氏度，此值应设定为273；如果使用的是华氏度，则为460。
Command: TOFFST
GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options
⑤、 保存模型: 点击ANSYS工具条SAVE_DB。
⑥、求解
Command: SOLVE
GUI: Main Menu>Solution>Current LS
3、后处理
ANSYS将热分析的结果写入*.rth文件中，它包含如下数据： 基本数据：
? 节点温度
导出数据：
? 节点及单元的热流密度 ? 节点及单元的热梯度 ? 单元热流率
? 节点的反作用热流率 ? 其它
对于稳态热分析，可以使用POST1进行后处理，关于后处理的完整描述，可参阅《ANSYS Basic Analysis Procedures Guide》。 进入POST1后，读入载荷步和子步：
Command: SET
GUI: Main Menu>General Postproc>-Read Results-By Load Step
可以通过如下三种方式查看结果：
?
彩色云图显示
Command: PLNSOL, PLESOL, PLETAB等
GUI: Main Menu>General Postproc>Plot Results>Nodal Solu, Element Solu, Elem Table
? 矢量图显示
Command: PLVECT
GUI: Main Menu>General Postproc>Plot Results>Pre-defined or Userdefined
? 列表显示
Command: PRNSOL, PRESOL, PRRSOL等
GUI: Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal Solu, Element Solu, Reaction Solu
详细过程请参阅《ANSYS Basic Analysis Procedures Guide》。 实例1：
某一潜水艇可以简化为一圆筒，它由三层组成，最外面一层为不锈钢，中间为玻
纤隔热层，最里面为铝层，筒内为空气，筒外为海水，求内外壁面温度及温度分布。
几何参数： 筒外径
总壁厚
30 feet 2
inch 0.75 inch 1
inch 0.25 inch 200 feet 0.028 70
o
不锈钢层壁厚 玻纤层壁厚 铝层壁厚 筒长 玻纤 铝
不锈钢
导热系数
8.27 BTU/hr.ft.oF
BTU/hr.ft.oF
117.4
BTU/hr.ft.oF F
边界条件 空气温度 海水温度
44.5 oF
2.5 BTU/hr.ft2.oF 80 BTU/hr.ft2.oF
空气对流系数 海水对流系数
沿垂直于圆筒轴线作横截面，得到一圆环，取其中1度进行分析,如图示。 以下分别列出log文件和菜单文件。 /filename, Steady1
/title, Steady-state thermal analysis of submarine /units, BFT Ro=15
!外径(ft) !不锈钢层内径ft) !玻璃纤维层内径(ft) !铝层内径 (ft)
Rss=15-(0.75/12) Ral=15-(2/12) Tair=70 Tsea=44.5 Kss=8.27 Kins=0.028 Kal=117.4 Hair=2.5 Hsea=80 /prep7 et,1,plane55
!定义二维热单元 !设定不锈钢的导热系数 !设定玻璃纤维的导热系数 !设定铝的导热系数 !创建几何模型
mp,kxx,1,Kss mp,kxx,2,Kins mp,kxx,3,Kal
Rins=15-(1.75/12)
!潜水艇内空气温度 !海水温度
!不锈钢的导热系数
!玻璃纤维的导热系数 !铝的导热系数
!空气的对流系数 !海水的对流系数
pcirc,Ro,Rss,-0.5,0.5 pcirc,Rss,Rins,-0.5,0.5 pcirc,Rins,Ral,-0.5,0.5 aglue,all numcmp,area lesize,1,,,16 lesize,4,,,4 lesize,14,,,5 lesize,16,,,2
!设定划分网格密度
eshape,2 mat,1 amesh,1 mat,2 amesh,2 mat,3 amesh,3 /SOLU
!设定为映射网格划分
SFL,11,CONV,HAIR,,TAIR !施加空气对流边界 SFL,1,CONV,HSEA,,TSEA SOLVE /POST1 PLNSOL finish 菜单操作:
1. Utility Menu>File>change jobename, 输入Steady1；
2. Utility Menu>File>change title,输入Steady-state thermal analysis of submarine； 3. 在命令行输入:/units, BFT； 4. Main Menu: Preprocessor；
5. Main Menu: Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,选择PLANE55；
6. Main Menu: Preprocessor>Material Prop>-Constant-Isotropic,默认材料编号为1,在KXX框中输入
!施加海水对流边界
！输出温度彩色云图
8.27,选择APPLY,输入材料编号为2,在KXX框中输入0.028,选择APPLY,输入材料编号为3,在KXX框中输入117.4；
7. Main Menu: Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas-Circle>By Dimensions ,在RAD1中输入15,
在RAD2中输入15-(.75/12),在THERA1中输入-0.5,在THERA2中输入0.5,选择APPLY,在RAD1中输入15-(.75/12),在RAD2中输入15-(1.75/12),选择APPLY,在RAD1中输入15-(1.75/12),在RAD2中输入15-2/12,选择OK；
8. Main Menu: Preprocessor>-Modeling->Operate>-Booleane->Glue>Area,选择PICK ALL； 9. Main Menu: Preprocessor>-Meshing-Size Contrls>-Lines-Picked Lines,选择不锈钢层短边,在
NDIV框中输入4,选择APPLY,选择玻璃纤维层的短边,在NDIV框中输入5,选择APPLY,选择铝层的短边,在NDIV框中输入2,选择APPLY,选择四个长边,在NDIV中输入16；
10. Main Menu: Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Area,选择不锈钢层,在MAT框中输入1,
选择APPLY,选择玻璃纤维层,在MAT框中输入2,选择APPLY,选择铝层,在MAT框中输入3,选择OK；
11. Main Menu: Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Areas-Mapped>3 or 4 sided,选择PICK ALL； 12. Main Menu: Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Convection>On lines,选择不锈钢外壁,在VALI
框中输入80,在VAL2I框中输入44.5,选择APPLY,选择铝层内壁,在VALI框中输入2.5,在VAL2I框中输入70,选择OK；
13. Main Menu: Solution>-Solve-Current LS；
14. Main Menu: General Postproc>Plot Results>-Contour Plot-Nodal Solu,选择Temperature。
实例2
一圆筒形的罐有一接管,罐外径为3英尺，壁厚为0.2英尺，接管外径为0.5英尺，壁厚为0.1英尺，罐与接管的轴线垂直且接管远离罐的端部。如图所示：
罐内流体温度为华氏450度,与罐壁的对流换热系数年为250BUT/hr-ft2-oF,接管内流体的温