Ansys稳态热力学分析流程与要点

1. ansys热力学分析的基本过程及注意要点

1.1，对于稳态分析，一般只需要定义导热系数，它可以是恒定的，也可以是随温度变化的。

1.2，在分析过程中，不一定选择国际单位制，但是在建立几何模型及输入材料热性参数时，单位必须统一。

2. ansys中提供6种热载荷：温度（temperature），热流率（heat flow），对流（convection），热流密度（heat flux），生热率（heat generate），辐射率（radiation）。

2.1 温度载荷

2.1.1 在单个或者多个节点上施加温度载荷

main menu/solution/define loads/apply/thermal/temperature/on nodes

2.1.2 在所有节点上施加均匀温度载荷

main menu/solution/define loads/apply/thermal/temperature/uniform temp

main menu/solution/define loads/setting /uniform temp

main menu/solution/loading options/uniform temp

2.1.3 在关键点上施加温度载荷

main menu/solution/define loads/apply/thermal/ temperature/on keypoints

2.1.4 在线段上施加温度载荷

main menu/solution/define loads/apply/thermal/temperature/on lines

2.1.5 在面上施加温度载荷

main menu /solution/define loads/apply /thermal/ temperature/ on areas

2.2 热流率载荷

2.2.1 在节点上施加热流率载荷

main menu/solution/define loads/apply/thermal/heat flow/on nodes

2.2.2 在关键点上施加热流率载荷

2.3 对流载荷(convection)

2.3.1在节点上施加对流载荷

main menu/solution/define loads /apply/thermal/ convection/ on nodes

2.3.2 在单元上施加均匀对流载荷

mani menu/solution/ define loads/ apply /thermal/ convection /on elements/ uniform

2.3.3 在单元上施加非均匀对流载荷

mani menu/solution/ define loads/ apply /thermal/ convection /on elements/ tapered

2.3.4 在线段上施加对流载荷

main menu/solution/ define loads/ apply/ thermal/ convection/on lines

2.3.5 在面上施加对流载荷

main menu/ solution/ define loads/ apply /thermal/ convection/on areas

2.4 热流密度载荷（heat flux）

2.4.1 在节点上施加热流密度载荷

main menu/ solution/ define loads/apply/ thermal/ heat flux/ on nodes

2.4.2 在单元上施加热流密度载荷

main menu/ solution/deine loads/apply thermal/heat flux / on elements

2.4.3 在线段上施加热流密度载荷

main menu/ solution /define loads/ apply / thermal/ heat flux/ on lines

2.4.4 在面上施加热流密度载荷

main menu/solution/ define loads /apply/ thermal/ heat flux/ on areas

2.5 生热率载荷（heat generate）

2.5.1 在节点上施加生热密度载荷

main menu/solution/define loads /apply/ thermal/ heat generate/ on nodes

2.5.2 在所有节点施加均匀生热流密度载荷

main menu / solution/ define loads /apply /thermal/ heat generate/ uniform heat generate

2.5.3 在线段上施加生热密度载荷

main menu / solution/ define loads /apply /thermal/ heat generate/on lines

2.5.4 在面上施加生热密度载荷

main menu / solution/ define loads /apply /thermal/ heat generate/on areas

2.5.5 在体上施加生热密度载荷

main menu / solution/ define loads /apply /thermal/ heat generate/on volumes

2.6 辐射率载荷(radiation)

2.6.1 在节点上施加辐射率载荷

main menu/ solution /define loads/ apply /thermal /radiation/ on Nodes

2.6.2 在单元上施加辐射率载荷

main menu/ solution /define loads/ apply /thermal /radiation/ on elements

2.6.3 在线段上施加辐射率载荷

main menu/ solution /define loads/ apply /thermal /radiation/ on lines

2.6.4 在面上施加辐射率载荷

main menu/ solution /define loads/ apply /thermal /radiation/on areas

3 稳态求解选项设置

在对一个稳态热分析问题时，需要设置time/frequence选项、非线性选项以及输出控制等载荷步选项

3.1 time-time step

该选项用于设置载荷步的时间

main menu/solution/loads step opts/ time&frequence/time -time step

3.2 time and substeps

该选项用于确定每载荷步中子步的数量或者时间步大小

main menu/ solution/ load step options/ time & frequence/ time and substeps

3.3 convergence criteria

该选项可根据温度、热流率等指标设置热分析的收敛标准，检验热分析的收敛性。

main menu /solution/ load step options/ nonlinear/ convergence criteria

3.4 equilibrium iteration(iter)

该选项设置每一子步的最大迭代次数，默认值为25，对大多数热分析问题足够。

main menu/ solution/ load step opts/ nonlinear/ equilbrium iter

3.5 line search

用户通过设置本选项，可达到使ansys采用或不用newton-raphson方法进行线性搜索的目的。

main menu/ solution / load step opts /nonlinear / line search

3.6 predictor

该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

main menu/solution/ load step opts/ nonlinear/ predictor

3.7 criteria to stop

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

main menu/ solution/ load step opts / nonlinear /criteria to stop

3.8 solu printout

该选项用于控制打印输出，可将任何结果数据输出到*.out文件中。

main menu/ solution/ load step opts/ output ctrls / solu printout

3.9 DB/results file

该选项用于控制结果文件，即用于控制*.rth的内容

main menu/ solution/ load step opts/ output ctrls /DB&results file

3.10 newton-Raphson

该选项仅对非线性分析有用，其中包括5个选项，各选项说明如下：

program chosen:由ansys自动选择。

full N-R：使用完全的newton-raphson

modified N-R：使用改进的newton-raphson

initial stiffness:使用上次计算的矩阵

main menu/ solution/ analysis type /analysis options

3.11 equation solver 方程求解器

该选项用于选择求解器，可供选择的求解器有：

4 进行求解计算

main menu/ solution/ solver/ current LS

推出求解器

main menu/finish

5 后处理 ansys热分析的结果写入*.rth文件中，它包含如下数据：

a 基本数据：

a.1 节点温度

b 导出数据：

b.1 节点及单元的热流梯度

b.2 节点及单元的热梯度

b.3 单元热流率

b.4 节点的反作用热流率

b.5 其他

对于稳态热分析，可以使用post1进行后处理

c 进入post1后，读入载荷步和子步

main menu/ general postproc/ read results

d 彩色云图显式

main menu / general postproc / plot results

e 矢量图显示

main menu/ general postproc/ plot results/ vector plot

f 列表显示

main menu/ general postproc / list results

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