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1、19.1ANSYS的热分析u在 ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五种产品中包含热分析功能ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的温度，并导出其它热物理参数ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。此外，还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题第1页/共130页19.2ANSYS的热分析分类ANSYS的热分析分类稳态传热：系统的温度场不随时间变化瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化与热有关的耦合分析热结构耦合热流体耦合热电耦合热磁耦合热电磁结
2、构耦合等第2页/共130页19.3热分析的符号与单位 项目国际单位英制单位ANSYS代号长度mft英尺时间ss质量Kglbm磅质量温度oF力Nlbf能量(热量)JBTU英制热单位功率(热流率)WBTU/sec热流密度W/m2BTU/sec-ft2生热速率W/m3BTU/sec-ft3导热系数W/m-BTU/sec-ft-oFKXX对流系数W/m2-BTU/sec-ft2-oFHF密度Kg/m3lbm/ft3DENS比热J/Kg-BTU/lbm-oFC焓J/m3BTU/ft3ENTH表征物体吸收的热量，为一个体系的内能与体系的体积和外界施加于体系的压强的乘积之和第3页/共130页19.4传热学经
3、典理论回顾 第4页/共130页19.5热传递的方式1、热传导、热传导热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能 的 交 换。热 传 导 遵 循 付 里 叶 定 律：qn=-k*(dT/dx)，式中qn为热流密度（W/m2），k为导热系数(W/m-)，“-”表示热量流向温度降低的方向。2、热对流、热对流热对流是指固体的表面与它周围接触的流体之间，由于温差的存在引起的热量的交换。热对流可以分为两类：自然对流和强制对流。热对流用牛顿冷却方程来描述：qn=h*(TS-TB)，式中h为对流换热系数(或称膜传热系数、给热系数、膜系数等)，TS为固体表面的温度，T
4、B为周围流体的温度。第5页/共130页19.5热传递的方式(续)3、热辐射、热辐射热辐射指物体发射电磁能，并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程。物体温度越高，单位时间辐射的热量越多。热传导和热对流都需要有传热介质，而热辐射无须任何介质。实质上，在真空中的热辐射效率最高。在工程中通常考虑两个或两个以上物体之间的辐射，系统中每个物体同时辐射并吸收热量。它们之间的净热量传递可以用斯蒂芬波尔兹曼方程来计算：q=A1F12(T14-T24)，式中q为热流率，为辐射率（黑度），为斯蒂芬波尔兹曼常数，约为5.6710-8W/m2.K4，A1为辐射面1的面积，F12为由辐射面1到辐射面2的形状系数，T1为辐
5、射面1的绝对温度，T2为辐射面2的绝对温度。由上式可以看出，包含热辐射的热分析是高度非线性的。第6页/共130页19.6稳态传热 如果系统的净热流率为，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量：q流入+q生成-q流出=0，则系统处于热稳态。在稳态热分析中任一节点的温度不随时间变化。稳态热分析 的 能 量 平 衡 方 程 为(以 矩 阵 形 式 表 示):KT=Q式中：K为传导矩阵，包含导热系数、对流系数及辐射率和形状系数；T为节点温度向量；Q为节点热流率向量，包含热生成；ANSYS利用模型几何参数、材料热性能参数以及所施加的边界条件，生成K、T以及Q。第7页/共130页19.7
6、瞬态传热瞬态传热过程是指一个系统的加热或冷却过程。在这个过程中系统的温度、热流率、热边界条件以及系统内能随时间都有明显变化。根据能量守恒原理，瞬态热平衡可以表达为(以矩阵形式表示)：C+KT=Q式中:K为传导矩阵，包含导热系数、对流系数及辐射率和形状系数；C为比热矩阵,考虑系统内能的增加;T为节点温度向量；为温度对时间的导数;Q为节点热流率向量，包含热生成。第8页/共130页19.8线性与非线性如果有下列情况产生，则为非线性热分析：材料热性能随温度变化，如K(T),C(T)等；边界条件随温度变化，如h(T)等；含有非线性单元；考虑辐射传热非线性热分析的热平衡矩阵方程为：C(T)+K(T)T=Q
7、(T)第9页/共130页19.9边界条件、初始条件ANSYS热分析的边界条件或初始条件可分为七种：温度：模型区温度已知热流率：热流率已知的点对流：表面的热传递给周围的流体通过对流。输入对流换热系数h和环境流体的平均温度Tb热辐射：通过辐射产生热传递的面.输入辐射系数，Stefan-Boltzmann常数，“空间节点”的温度作为可选项输入绝热面：“完全绝热”面，该面上不发生热传递热通量：单位面积上的热流率已知的面热生成率：体的生热率已知的区域第10页/共130页19.10热分析误差估计仅用于评估由于网格密度不够带来的误差；仅适用于SOLID或SHELL的热单元(只有温度一个自由度)；基于单元边界
8、的热流密度的不连续；仅对一种材料、线性、稳态热分析有效；使用自适应网格划分可以对误差进行控制。第11页/共130页19.11稳态传热分析稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响。通常在进行瞬态热分析以前，进行稳态热分析用于确定初始温度分布。稳态热分析可以通过有限元计算确定由于稳定的热载荷引起的温度、热梯度、热流率、热流密度等参数第12页/共130页热分析的单元热分析涉及到的单元有大约40种，其中纯粹用于热分析的有14种：线性：LINK32 两维二节点热传导单元LINK33三维二节点热传导单元LINK34二节点热对流单元LINK31二节点热辐射单元二维实体：PLANE55 四节点四边形单元
9、PLANE77八节点四边形单元PLANE35三节点三角形单元PLANE75四节点轴对称单元PLANE78八节点轴对称单元第13页/共130页热分析的单元(续)三维实体：SOLID87 六节点四面体单元SOLID70 八节点六面体单元SOLID90 二十节点六面体单元壳：SHELL57 四节点点：MASS71第14页/共130页稳态热分析的基本过程ANSYS热分析可分为三个步骤：前处理：建模求解：施加载荷计算后处理：查看结果第15页/共130页建模确定jobname、title、unit；进入PREP7前处理，定义单元类型，设定单元选项；定义单元实常数；定义材料热性能参数，对于稳态传热，一般只需
10、定义导热系数，它可以是恒定的，也可以随温度变化；创建几何模型并划分网格。第16页/共130页几何尺寸(模型)既可用ANSYS建立模型，也可用其它方法建好模型后导入模型建好后，以上两种建模方法的具体过程将不再显示第17页/共130页划分网格首先定义单元属性:单元类型,实常数,材料属性.单元类型下表给出了常用的热单元类型每个结点只有一个自由度:温度第18页/共130页划分网格(续)材料属性必须输入导热系数,KXX如果施加了内部热生成率，则需指定比热(C)ANSYS提供的材料库(/ansys57/matlib)包括几种常用材料的结构属性和热属性,但是建议用户创建、使用自己的材料库把优先设置为“热分析
11、”，使材料模型图形用户界面只显示材料的热属性实常数主要应用于壳单元和线单元第19页/共130页划分网格(续)划分网格存储数据文件使用MeshTool划分网格，使用缺省的智能网格划分级别6可以生成很好的初始网格至此完成前处理，下面开始求解第20页/共130页施加载荷计算定义分析类型如果进行新的热分析：Command:ANTYPE,STATIC,NEWGUI:MainmenuSolution-AnalysisType-NewAnalysisSteady-state如果继续上一次分析，比如增加边界条件等：Command:ANTYPE,STATIC,RESTGUI:MainmenuSolutionAn
12、alysisType-Restart第21页/共130页施加载荷计算(续)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。CommandFamily:DGUI：MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Temperature第22页/共130页施加载荷计算(续)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。注注意意：如果在
13、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。CommandFamily:FGUI：MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-HeatFlow第23页/共130页施加载荷计算(续)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。CommandFamily:SFGUI：MainMenuSolution-Loads-Appl
14、y-Thermal-Convection第24页/共130页施加载荷计算(续)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FLOTRANCFD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。CommandFamily:FGUI：MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-HeatFlux第25页/共130页施加载荷计算(续)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
15、位是单位体积的热流率。CommandFamily:BFGUI：MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-HeatGenerat第26页/共130页施加载荷计算(续)定载荷步选项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:TIMEGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTime-TimeStep/TimeandSubstps第27页/共130页施加载荷
16、计算(续)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:NSUBSTGUI:Main MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTimeandSubstpsCommand:DELTIMGUI:Main MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTime-TimeStep第28页/共130页施加载荷计算(续)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。
17、Command:KBCGUI:Main MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTime-TimeStep/TimeandSubstps第29页/共130页施加载荷计算(续)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:NEQITGUI:Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearEquilibriumIter第30页/共130页施加载荷计算(续)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
18、:AUTOTSGUI:Main MenuSolution-Load Step Opts-Time/FrequencTime-TimeStep/TimeandSubstps第31页/共130页施加载荷计算(续)收敛误差：可根据温度、热流率等检验热分析的收敛性。Command:CNVTOLGUI:Main MenuSolution-Load Step Opts-NolinearConvergenceCrit第32页/共130页施加载荷计算(续)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:NCNVGUI:MainMenuSoluti
19、on-LoadStepOpts-NolinearCriteriatoStop第33页/共130页施加载荷计算(续)线性搜索：设置本选项可使ANSYS用Newton-Raphson方法进行线性搜索。Command:LNSRCHGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-NolinearLineSearch第34页/共130页施加载荷计算(续)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:PREDGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-NolinearPredictor第35页/共130页施加载荷计算(续)c.输
20、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:OUTPRGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-OutputCtrlsSoluPrintout第36页/共130页施加载荷计算(续)控制结果文件：控制*.rth的内容。Command:OUTRESGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-OutputCtrlsDB/ResultsFile第37页/共130页施加载荷计算(续)确定分析选项确定分析选项a.Newton-Raphson选项(仅对非线性分析有用)Command:NROPTGUI:MainMenuSo
21、lutionAnalysisOptions第38页/共130页施加载荷计算(续)b.选择求解器：可选择如下求解器中一个进行求解：Frontalsolver(默认）JacobiConjugateGradient(JCG)solverJCGout-of-memorysolverIncompleteCholeskyConjugateGradient(ICCG)solverPre-ConditionedConjugateGradientSolver(PCG)Iterative(automaticsolverselectionoption)第39页/共130页施加载荷计算(续)Command:EQSLV
22、GUI:MainMenuSolutionAnalysisOptions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restartananalysis第40页/共130页施加载荷计算(续)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:TOFFSTGUI:MainMenuSolutionAnalysisOptions第41页/共130页施加载荷计算(续)保存模型:点击ANSYS工具条S
23、AVE_DB。求解Command:SOLVEGUI:MainMenuSolutionCurrentLS第42页/共130页后处理uANSYS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第43页/共130页后处理(续)对于稳态热分析，可以使用POST1进行后处理，进入POST1后，读入载荷步和子步：Command:SETGUI:MainMenuGeneralPostproc-ReadResults-ByLoadStep第44页/共130页后处理(续)可以通过如下三种方式查看结果：彩色云图显示
24、Command:PLNSOL,PLESOL,PLETAB等GUI:MainMenuGeneral Postproc PlotResultsNodalSolu,Element Solu,ElemTable第45页/共130页后处理(续)对3-D实体模型绘制云图时，选项isosurfaces(等值面)是非常有用的.用/CTYPE命令或UtilityMenuPlotCtrlsStyleContoursContourStyle.第46页/共130页后处理(续)矢量图显示Command:PLVECTGUI:Main Menu General PostprocPlotResultsPre-definedo
25、rUserdefined第47页/共130页后处理(续)列表显示Command:PRNSOL,PRESOL,PRRSOL等GUI:MainMenuGeneralPostprocList ResultsNodalSolu,Element Solu,ReactionSolu第48页/共130页后处理(续)检查结果是否正确温度是否在预期的范围内?在指定温度和热流边界的基础上，估计预期的范围网格大小是否满足精度?和受力分析一样，可以画出非均匀分布的温度梯度(单元解)并找出高梯度的单元.这些区域可作为重新定义网格时的参考若节点温度梯度（平均的）和单元温度梯度（非平均的）之间的差别很大，则可能是网格划分太
26、粗糙第49页/共130页19.12练习-稳态传热分析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30feet总壁厚2inch不锈钢层壁厚0.75inch玻纤层壁厚1inch铝层壁厚0.25inch筒长200feet导热系数：不锈钢8.27 BTU/hr.ft.oF玻纤0.028BTU/hr.ft.oF铝117.4BTU/hr.ft.oF第50页/共130页边界条件边界条件：空气温度70oF海水温度44.5oF空气对流系数2.5BTU/hr.ft2.oF海水对流系数80BTU/hr
27、.ft2.oF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。第51页/共130页文件/filename,Steady1/title,Steady-statethermalanalysisofsubmarine/units,BFTRo=15!外径(ft)Rss=15-(0.75/12)!不锈钢层内径ft)Rins=15-(1.75/12)!玻璃纤维层内径(ft)Ral=15-(2/12)!铝层内径(ft)Tair=70!潜水艇内空气温度Tsea=44.5!海水温度Kss=8.27!不锈钢的导热系数Kins=0.028!玻璃纤维的导热系数第52页/共130页文件(续)Kal=1
28、17.4!铝的导热系数Hair=2.5!空气的对流系数Hsea=80!海水的对流系数/prep7et,1,plane55!定义二维热单元mp,kxx,1,Kss!设定不锈钢的导热系数mp,kxx,2,Kins!设定玻璃纤维的导热系数mp,kxx,3,Kal!设定铝的导热系数pcirc,Ro,Rss,-0.5,0.5!创建几何模型pcirc,Rss,Rins,-0.5,0.5pcirc,Rins,Ral,-0.5,0.5aglue,all第53页/共130页文件(续)numcmp,arealesize,1,16!设定划分网格密度lesize,4,4lesize,14,5lesize,16,2es
29、hape,2!设定为映射网格划分mat,1amesh,1mat,2amesh,2mat,3amesh,3第54页/共130页文件(续)/SOLUSFL,11,CONV,HAIR,TAIR!施加空气对流边界SFL,1,CONV,HSEA,TSEA!施加海水对流边界SOLVE/POST1PLNSOL！输出温度彩色云图finish第55页/共130页菜单操作菜单操作:1.Utility MenuFilechange jobname,输 入Steady1；2.Utility MenuFilechange title,输 入 Steady-statethermalanalysisofsubmarine；
30、3.在命令行输入:/units,BFT；4.MainMenu:Preprocessor；第56页/共130页菜单操作(续)5.MainMenu:PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete,选择PLANE55；6.MainMenu:PreprocessorMaterialProp-Constant-Isotropic,默 认 材 料 编 号 为 1,在KXX框 中 输 入 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；第57页/共130页菜单操作(续)7.Main
31、Menu:Preprocessor-Modeling-Create-Areas-CircleByDimensions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；第58页/共130页菜单操作(续)8.MainMenu:Preprocessor-Modeling-Operate-Booleane-GlueA
32、rea,选择PICKALL；第59页/共130页菜单操作(续)9.Main Menu:Preprocessor-Meshing-SizeContrls-Lines-PickedLines选择不锈钢层短边,在NDIV框中输入4,选择APPLY;第60页/共130页菜单操作(续)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；第61页/共130页菜单操作(续)10.MainMenu:Preprocessor-Attributes-DefinePickedArea选择不锈钢层,在MAT框中输入1,选
33、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；第62页/共130页菜单操作(续)11.MainMenu:Preprocessor-Meshing-Mesh-Areas-Mapped3 or 4 sided,选择PICKALL；第63页/共130页菜单操作(续)12.MainMenu:Solution-Loads-Apply-Thermal-ConvectionOnlines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;第64页/共130页菜单操作(续)选择铝层内壁,在VA
34、LI框中输入2.5,在VAL2I框中输入70,选择OK；第65页/共130页菜单操作(续)13.Main Menu:Solution-Solve-Current LS；14.MainMenu:GeneralPostprocPlotResults-Contour Plot-Nodal Solu,选 择Temperature。第66页/共130页19.13ANSYSVerificationManual中关于稳态热分析的实例VM58Centerline temperature of a heat generating wireVM92Insulted wall temperatureVM93Temp
35、erature dependent conductivityVM94Heat generating plateVM95Heat transfer from a cooling spineVM96Temperature distribution in a short solid cylinderVM97Temperature distribution along a straight finVM98Temperature distribution along a tapered finVM99Temperature distribution in a trapezoidal finVM100He
36、at conductivity across a chimney section第67页/共130页19.13ANSYSVerificationManual中关于稳态热分析的实例(续)VM101Temperature distribution in a short solid cylinderVM102Cylinder with temperature dependent conductivityVM103Thin plate with a central heat sourceVM105Heat generation coil with temperature dependent condu
37、ctivityVM108Temperature gradient across a solid cylinderVM118Centerline temperature of a heat generating wireVM160Solid cylinder with harmonic temperature loadVM161Heat flow from a insulated pipeVM162Cooling of a circular fin of rectangular profileVM193Adaptive analysis of two-dimensional heat trans
38、fer with convection第68页/共130页19.14瞬态传热分析瞬态热分析用于计算一个系统随时间变化的温度场及其它热参数。在工程上一般用瞬态热分析计算温度场，并将之作为热载荷进行应力分析。其基本步骤与稳态热分析类似。主要的区别是瞬态热分析中的载荷是随时间变化的。为了表达随时间变化的载荷，首先必须将载荷时间曲线分为载荷步。载荷时间曲线中的每一个拐点为一个载荷步，如下图所示。对于每一个载荷步，必须定义载荷值及时间值，同时必须选择载荷步为渐变或阶越。第69页/共130页瞬态热分析中的单元、命令及步骤瞬态热分析中使用的单元与稳态热分析相同。要 了 解 每 个 单 元 的 详 细 说 明
39、，请 参 阅ANSYSElementReferenceGuide。要 了 解 每 个 命 令 的 详 细 功 能，请 参 阅ANSYSCommandReferenceGuide。瞬态热分析的步骤建模加载求解后处理第70页/共130页建模确定jobname、title、units,进入PREP7；定义单元类型并设置选项；如果需要，定义单元实常数；定义材料热性能：一般瞬态热分析要定义导热系数、密度及比热；建立几何模型；对几何模型划分网格。关于建模及划分网格，请参阅ANSYSModelingandMeshingGuide。第71页/共130页加载求解a、定义分析类型、定义分析类型如果第一次进行分析，
40、或重新进行分析GUI:MainMenuSolutionAnalysisTypeNewAnalysisTransientCommand:ANTYPE,TRANSIENT,NEW第72页/共130页加载求解(续)如果接着上次的分析继续进行(例如增加其它载荷)GUI:MainMenuSolutionAnalysisTypeRestartCommand:ANTYPE,TRANSIENT,REST第73页/共130页加载求解(续)b、获得瞬态热分析的初始条件、获得瞬态热分析的初始条件定义均匀温度场如果已知模型的起始温度是均匀的，可设定所有节点初始温度Command:TUNIFGUI:MainMenuSo
41、lution-Loads-SettingsUniformTemp第74页/共130页加载求解(续)如果不在对话框中输入数据，则默认为参考温度，参考温度的值默认为零，但可通过如下方法设定参考温度：Command:TREFGUI:MainMenuSolution-Loads-SettingsReferenceTemp第75页/共130页加载求解(续)注意：设定均匀的初始温度，与如下的设定节点的温度(自由度)不同Command:DGUI:MainMenuSolution-Loads-Apply-Thermal-TemperatureOnNodes第76页/共130页加载求解(续)初始均匀温度仅对分析
42、的第一个子步有效；而设定节点温度将保持贯穿整个瞬态分析过程，除非通过下列方法删除此约束：Command:DDELEGUI:Main Menu Solution-Loads-Delete-Thermal-TemperatureOnNodes第77页/共130页加载求解(续)设定非均匀的初始温度在瞬态热分析中，节点温度可以设定为不同的值：Command:ICGUI:MainMenuSolutionLoadsApply-InitialConditnDefine第78页/共130页加载求解(续)如果初始温度场是不均匀的且又是未知的，就必须首先作稳态热分析确定初始条件：设定载荷（如已知的温度、热对流等）
43、将时间积分设置为OFF：Command:TIMINT,OFFGUI:MainMenuPreprocessorLoads-LoadStepOpts-Time/Frequenc TimeIntegration第79页/共130页加载求解(续)第80页/共130页加载求解(续)设定一个只有一个子步的，时间很小的载荷步(例如0.001)：Command:TIMEGUI:Main Menu PreprocessorLoads-LoadStepOpts-Time/FrequencTimeandSubstps第81页/共130页加载求解(续)写入载荷步文件：Command:LSWRITEGUI:Main M
44、enu PreprocessorLoadsWriteLSFile或先求解：Command:SOLVEGUI:MainMenuSolutionSolveCurrentLS注意：在第二载荷步中，要删去所有设定的温度，除非这些节点的温度在瞬态分析与稳态分析相同。第82页/共130页加载求解(续)c、设定载荷步选项、设定载荷步选项、普通选项时间：本选项设定每一载荷步结束时的时间：Command:TIMEGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTimeandSubstps第83页/共130页加载求解(续)c、设定载荷步选项、设定载荷步选项普通选项每个
45、载荷步的载荷子步数，或时间增量对于非线性分析，每个载荷步需要多个载荷子步。时间步长的大小关系到计算的精度。步长越小，计算精度越高，同时计算的时间越长。根据线性传导热传递，可以按如下公式估计初始时间步长：ITS=2/4其中为沿热流方向热梯度最大处的单元的长度，为导温系数，它等于导热系数除以密度与比热的乘积（k/c)。Command:NSUBSTorDELTIMGUI:MainMenuSolution-LoadStepOpts-Time/FrequencTimeandSubstps第84页/共130页加载求解(续)如果载荷在这个载荷步是恒定的，需要设为阶越选项；如果载荷值随时间线性变化，则要设定为
46、渐变选项：Command:KBCGUI:Main Menu Solution-Load StepOpts-Time/FrequencTimeandSubstps第85页/共130页加载求解(续)非线性选项迭代次数：每个子步默认的次数为25，这对大多数非线性热分析已经足够。Command:NEQITGUI:MainMenuSolution-LoadstepoptsNonlinearEquilibriumIter第86页/共130页加载求解(续)自动时间步长：本选项为ON时，在求解过程中将自动调整时间步长。Command:AUTOTSGUI:Main Menu Solution-Load Step
47、Opts-Time/FrequencTimeandSubstps第87页/共130页加载求解(续)时间积分效果：如果将此选项设定为OFF，将进行稳态热分析。Command:TIMINTGUI:Main Menu Solution-Load StepOpts-Time/FrequencTimeIntegration第88页/共130页加载求解(续)输出选项控制打印输出：本选项可将任何结果数据输出到*.out文件中Command:OUTPRGUI:Main MenuSolution-Load StepOpts-OutputCtrlsSoluPrintout第89页/共130页加载求解(续)控制结果
48、文件：控制*.rth的内容Command:OUTRESGUI:Main MenuSolution-Load StepOpts-OutputCtrlsDB/ResultsFile存盘求解第90页/共130页后处理ANSYS提供两种后处理方式：POST1，可以对整个模型在某一载荷步(时间点)的结果进行后处理；Command:POST1GUI:MainMenuGeneralPostproc.POST26，可以对模型中特定点在所有载荷步(整个瞬态过程)的结果进行后处理。Command:POST26GUI:MainMenuTimeHistPostproc第91页/共130页后处理(续)1、用POST1进
49、行后处理进入POST1后，可以读出某一时间点的结果：Command:SETGUI:MainMenuGeneralPostprocReadResultsByTime/Freq如果设定的时间点不在任何一个子步的时间点上，ANSYS会进行线性插值。此外还可以读出某一载荷步的结果：GUI:MainMenuGeneralPostprocReadResultsByLoadStep然后就可以采用与稳态热分析类似的方法，对结果进行彩色云图显示、矢量图显示、打印列表等后处理。第92页/共130页后处理(续)2、用POST26进行后处理首先要定义变量：Command:NSOLorESOLorRFORCEGUI:M
50、ainMenuTimeHistPostprocDefineVariables第93页/共130页后处理(续)然后就可以绘制这些变量随时间变化的曲线：Command:PLVARGUI:MainMenuTimeHistPostprocGraphVariables第94页/共130页后处理(续)或列表输出：Command:PRVARGUI:MainMenuTimeHistPostprocListVariables此外，POST26还提供许多其它功能，如对变量进行数学操作等第95页/共130页19.15相变问题ANSYS热分析最强大的功能之一就是可以分析相变问题，例如凝固或熔化等。含有相变问题的热分析