ANSYS经典热分析实例：深度解析与技巧分享

在实际生产过程中常常会遇到多种多样的热量传递问题如计算某个系统或部件的温度分布、热量的获取、热梯度、热流密度、热应力及相变等。所涉及的领域包括：能源、化工、冶金、建筑、电子、航空航天、农业、制冷及船舶等。

热传递（或称传热）是物理学上的一个物理现象，是指由于温度差引起的热能传递现象。热传递中用热量量度物体内能的改变。热传递主要存在三种基本形式：热传导、热辐射和热对流。只要在物体内部或物体间有温度差存在，热能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温到低温处传递。

ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元方法计算物体内部各节点温度，并导出其他物理参数。运用ANSYS软件可进行热传导、热对流、热辐射、相变、热应力及接触热阻等问题的分析求解。

下面我们通过ANSYS经典做一个对流传热的实例。

^{问题描述：如下图所示，某筒体壁厚50mm，筒体导热系数取50.0w/(m.℃)，筒体内部存储有介质，介质温度150℃；筒体外壁面直接暴漏在外部环境下，假设对流系数为72.0W/(M2.℃),外部环境温度取20℃。此处假定筒体内壁为恒温，求筒体沿壁厚方向的温度分布。}

第一步：建立工作文件名和工作标题；

第二步：菜单过滤设置-选取Thermal；

第三步：进入前处理器，定义单元类型，此处选取4节点平面单元PLANE55；

第四步：定义材料属性-导热系数；

第五步：建立几何模型，宽0.03m，高0.05m；

第六步：网格划分-网格大小0.001m，四面体映射网格划分；

第七步：进入求解器，指定求解类型为稳态分析；

第八步：在关键点上施加温度载荷；

第九步：在线段上施加对流载荷；

第十步：求解；

第十一步：后处理-提取温度分布：

温度分布如下：

/PREP7

KEYW,PR_THERM,1

SMRT,OFF

ET,1,PLANE55

MP,KXX,1,50.0

K,1

K,2,0.03

K,3,0.03,0.05

K,4,,0.05

L,1,2

L,2,3

L,3,4

L,4,1

AL,ALL

APLOT

Esize,0.001

Amesh,all

FINISH

/SOLU

ANTYPE,STATIC

DK,1,TEMP,150,,1

DK,2,TEMP,150,,1

SFL,3,CONV,72.0,,20

solve

/POST1

SET,LAST

/EDGE,,1

/PLOPTS,INFO,ON

/TITLE,TEMPERATURE CONTOURS IN THE BEAM

PLNSOL,TEMP

FINISH

/EXIT,ALL

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