7熱分析實例計算機輔助工程分析問題說明基本描述一個帶有矩形翅片的長鋼管從管中流動的熱氣體通過對流吸收能量。外表面暴露在大氣中，熱流從翅片端部釋放。載荷條件:熱氣體的溫度是250oC，內部對流熱交換系數是10000W/(m2oC)外部大氣溫度是25oC，外部對流熱交換系數為1000W/(m2oC)每個翅片端部熱流為

-320J/m2

。分析目標:分析其中最小的循環部分，要求得到如下結果: 1)溫度場分布。2)肋骨上下端面的對流熱耗散。說明一個帶散熱片的管，在給定的荷載條件下，分析溫度和熱量分布該模型是軸對稱的。僅分析散熱片的一半，模型的底部為對稱約束。圓管內半徑：50mm圓管厚度：12mm熱片外半徑：100mm熱片厚度：6mm熱片間距：18mm材料：304不銹鋼導熱系數：70W/m·oC彈性模量：2×1011N/m2泊松比：0.3問題說明問題簡化絕熱對稱邊界絕熱對稱邊界翅片端部的熱流密度對流面對流面簡化成了最小的可重復2D幾何模型。使用最小的可循環部分求解:鋼管/肋骨中的溫度場分布

鋼管/肋骨的對流熱損耗繪出鋼管/肋骨面上的溫度變化情況。使用軸對稱的PLANE55單元。材料各向同性，且不隨溫度變化。1設置GUI的菜單過濾選項：在【MainMenu】中，點擊【Preferences】，打開GUI菜單過濾窗口，如下圖所示，勾選Thermal后，單擊OK。建模準備使用界面選項激活GUI菜單過濾。

只有與熱分析有關的菜單項可以顯示和使用。如果不設置，所有的菜單都可以看到并使用。2指定文件名：在菜單欄中，依次點擊【File】->【ChangeJobname】，打開文件名更改窗口，如下圖所示。可輸入指定的文件名，如Case14.1-Thermal。建模準備定義新的文件名與其他分析題目區別開來。所有文件名將為jobname.ext，勾選Yes點取“OK”將重寫文件名分別為jobname.log和jobname.err的命令記錄文件和錯誤文件。3指定標題：在菜單欄中，依次點擊【File】->【ChangeTitle】，打開標題輸入窗口，如下圖所示?？奢斎胫付ǖ臉祟}，如SteelTubewithFins。建模準備為分析指定一個描述性的標題。標題將打印在圖形的底部，并在載荷步文件和結果文件中顯示。1定義單元類型：點擊【ElementType】->【Add/Edit/Delete】，打開單元類型窗口，點擊【Add】，打開單元類型庫窗口。選擇ThermalMass->Solid中的Quad4node

55，如圖所示。點擊OK。模型構建-Preprocessor使用HELP按鈕得到單元庫中的更多信息。缺省狀態下，第一個定義的單元類型其單元類型號為1。如果GUI菜單過濾為熱分析，只有熱單元類型顯示出來。1定義單元類型：查看并選擇單元關鍵選項：點擊【ElementType】->【Options】，打開單元關鍵選項窗口。將K3選項更改為【Axisymmetric】，如圖所示。點擊OK。模型構建-Preprocessor關鍵選項或KEYOPTs是與單元類型相關的選項。使用下拉式菜單查看該單元的基本選項，并選擇合適的數值。本例題需要軸對稱單元。缺省值為平面單元。2定義并檢查實常數：點擊【RealConstants】->【Add/Edit/Delete】，打開實常數定義窗口。單擊【Add】，選擇對應單元后，單擊OK。彈出提示窗口，無需定義實常數。模型構建-Preprocessor實常數是指定單元類型的幾何特征。并不是所有的單元類型都需要實常數。有些單元類型只有在選擇了某些基本選項時才需要實常數。第一個定義的實常數缺省指定為實常數號1。3定義材料性能：點擊【MaterialProps】->【MaterialModels】，打開定義材料屬性窗口，如圖所示。點擊【Thermal】->【Conductivity】->【Isotropic】，打開熱導率定義窗口，如圖所示。在KXX對應文本框中輸入70。模型構建-Preprocessor對于穩態分析，熱材料特性必須輸入熱傳導率“k”-KXX,和可選的KYY,KZZ。如果用戶不定義，KYY和KZZ缺省等于KXX。密度(DENS)和比熱(C)或熱焓(ENTH)在沒有質量傳遞的穩態熱分析中不需要。隨溫度變化的材料導熱系數k,使得熱分析為非線性。4建立幾何模型：點擊【Modeling】->【Create】->【Areas】->【Rectangle】->【ByDimensions】，打開矩形面創建窗口，如圖所示。創建2個矩形面，并進行Overlap操作。模型構建-Preprocessor5進行網格劃分：打開【MeshTool】工具欄，點擊Global中【Set】，打開整體單元尺寸設置，在SIZE對應文本框中輸入0.5，單擊OK。選擇Quad->Mapped方法，單擊Mesh后選擇所有面進行網格劃分。模型構建-Preprocessor1定義分析類型：進入【Solution】模塊，點擊【AnalysisType】->【NewAnalysis】，打開分析類型選項，單擊OK。模型求解-Solution指定這是一個新的分析，類型為穩態分析(這是缺省值)。2施加載荷與邊界條件：點擊【DefineLoads】->【Apply】->【Convection】->【OnLines】，分別選擇對應的對流邊界，單擊OK。模型求解-Solution2施加載荷與邊界條件：點擊【DefineLoads】->【Apply】->【HeatFlux】->【OnLines】，分別選擇對應的熱流邊界，單擊OK。模型求解-Solution3求解：點擊【Solution】->【Solve】->【CurrentLS】，在彈出的對話框點OK，便可開始求解。當跳出“Solutionisdone”時表示求解完成。模型求解-Solution查看溫度分布