ABAQUS熱傳導邊界及載荷介紹

熱傳遞的分析目標是研究熱量的傳遞過程。熱傳遞分析以熱變量或與熱相關的變量的形式來計算熱響應,如溫度分布和溫度梯度以及熱通量。

 

熱傳遞分析包括兩種類型,第一種,非耦合的熱響應,即純熱傳遞分析;第二種耦合的響應(熱-應力分析),分為順序耦合和完全耦合。ABAQUS作為先進的非線性有限元分析軟件,可以用來分析大規模的復雜多組件模型的傳熱問題。純熱傳遞分析在Abaqus/Standard中完成,耦合響應在Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit中完成。在ABAQUS/Standard中,熱傳導分析的執行是通過將幾何體離散成擴散熱傳導單元,并且使用*HEAT TRANSFER過程選項完成熱傳導計算。

ABAQUS進行熱傳導分析時,提供以下幾種邊界條件和熱載荷:

1、在某些節點上預設溫度,使用*BOUNDARY,自由度為11的值進行預設溫度定義;

對于預設溫度的定義,可以進行溫度值固定以及隨幅值曲線變化的溫度,其定義方法與一般邊界條件的定義方法類似,CAE界面的定義方法如下圖。

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2、在某些節點或者表面或體積內設置生熱率q,使用*CFLUX,*DFLUX,*DSFLUX進行定義;

生熱率的定義可以定義固定值或隨幅值曲線變化的值。分布熱流量通過*DFLUX和*DSFLUX施加,*DFLUX可以施加在面或體上,*DSFLUX只能施加在面上。

CAE界面的定義方法如下圖:

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 3、在某些節點或表面上的定義薄膜條件,使用*CFILM,*FILM,*SFILM;

熱傳導中,自由表面與緊鄰流體之間的對流是最常見的薄膜條件。*CFILM施加在節點上。*FILM二維情況下施加在單邊上,三維情況下施加在單元面上。*SFILM施加在面上。

4、在某些節點或表面設定敷設條件,使用*CRADIATE,*RADIATE,*SRADIATE;

*CRADIATE施加在節點上,*RADIATE施加在單元上,*SRADIATE施加在面上。定義輻射邊界條件需要定義Stefan-Boltzmann常數和絕對零度。另外輻射通常需要定義輻射率emissivity,該參數是衡量一個表面有多接近理想黑體的指標。

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5、自然邊界條件

在任何溫度下沒有給定熱流并且沒有外部熱流的表面,默認條件是通過q=0,及沒有通過表面的熱流:理想絕熱條件。

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