ansys 熱穩(wěn)態(tài)分析的案例
ANSYS穩(wěn)態(tài)熱分析
燈殼散熱，相同參數(shù)ANSYS計(jì)算。選用AL材料，對流系數(shù)是曲線值。而SW中熱導(dǎo)率是170W/m^2*K
發(fā)熱量在10個(gè)小燈珠區(qū)域，總計(jì)設(shè)為500W。熱對流只設(shè)置在外表面。對流系數(shù)25W/m^2*℃。
初始溫度Initial temperature溫度設(shè)為22℃結(jié)果，最高溫度是130℃。
初始溫度Initial temperature溫度設(shè)為40℃結(jié)果依然是最高溫度130℃。
SW中近似條件下，最高溫度122℃。熱量總數(shù)500W。
SW中近似條件下，最高溫度122℃。熱量按條目是50W。
ANSYS WORKBENCH 穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)分析案例
本案例主要介紹ANSYS Workbench18.0的穩(wěn)態(tài)熱分析模塊，計(jì)算實(shí)體模型的穩(wěn)態(tài)溫度分布及熱流密度。
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
熟練掌握ANSYS Workbench18.0的建模方法及穩(wěn)態(tài)熱學(xué)分析的方法及過程。
題設(shè)案例：
圓柱形實(shí)體模型，實(shí)體一端面溫度為500℃，另一端面溫度是22℃，請用ANSYS Workbench分析計(jì)算內(nèi)部的溫度場云圖。
1、啟動(dòng)Workbench18.0并建立分析項(xiàng)目
選擇主界面“Toolbox（工具箱）”中的“Component Systems”—“Geometry（幾何）”命令，即可在“Project Schematic（項(xiàng)目管理區(qū)）”創(chuàng)建分析項(xiàng)目；
2、導(dǎo)入幾何模型
右擊Geometry，在彈出的快捷菜單中選擇“Import Geometry”—“Browse”命令，選擇需要打開的模型源文件，打開即可；
3、創(chuàng)建分析項(xiàng)目
選擇“Toolbox（工具箱）”—“Analysis Systems”命令中的“Steady-State Thermal（穩(wěn)態(tài)熱分析）”，并直接拖拽到項(xiàng)目欄的“Geometry”項(xiàng)中，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)共享。
4、添加材料庫
（1）雙擊項(xiàng)目B中B2欄的“Engineering Data”，進(jìn)入材料參數(shù)設(shè)置界面；
5、添加模型材料
（1）雙擊B4欄的“Model”項(xiàng)，進(jìn)入下圖所示的Mechanical界面。
展開 ANSYS燈具散熱殼穩(wěn)態(tài)熱分析-主分析文件
在200℃及以上的熱導(dǎo)率是170W/m^2*K。
環(huán)境一：
設(shè)定環(huán)境溫度40℃，自然對流系數(shù)25W/m^2*℃。自然散熱面是去掉內(nèi)側(cè)面的所有外側(cè)面。
發(fā)熱量在10個(gè)小燈珠區(qū)域，總計(jì)設(shè)為500W。熱對流只設(shè)置在外表面。對流系數(shù)25W/m^2*℃。
劃分網(wǎng)格，求解最高溫度。
初始溫度Initial temperature溫度設(shè)為22℃或者40℃結(jié)果最高溫度是130℃。
按照氣體強(qiáng)制對流設(shè)置參數(shù)80W/m^2*℃，結(jié)果最高溫度在75℃。
強(qiáng)制對流，發(fā)熱功率20W，最高溫度54℃。
自然對流，發(fā)熱功率20W，最高溫度76℃。
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結(jié)構(gòu)二：
散熱貼緊面厚度從1.5mm增長到3慢慢厚，得出的計(jì)算結(jié)果。
最高溫度143℃（溫度增長13℃）。
設(shè)置氣體強(qiáng)制對流系數(shù)80W/m^2*℃，最高溫度為85℃。
展開 Ansys 案例研究 | 筆記本電腦穩(wěn)態(tài)熱分析
演示了對筆記本電腦進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析的流程。其中涵蓋了對流、溫度相關(guān)導(dǎo)熱系數(shù)、接觸熱導(dǎo)以及內(nèi)部熱源的使用方法。
ANSYS workbench 3D打印頭穩(wěn)態(tài)熱分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)3D打印頭三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)穩(wěn)態(tài)熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)穩(wěn)態(tài)熱分析的邊界條件的施加
4、學(xué)習(xí)穩(wěn)態(tài)熱分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 3D打印頭穩(wěn)態(tài)熱分析。
本案例完整提供了分析相關(guān)的所有分析文件。
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ANSYS Workbench穩(wěn)態(tài)熱輻射分析案例
熱輻射
一、熱輻射特性
1、輻射熱傳遞是通過電磁波傳遞熱能的方法。熱輻射的電磁波波長為0.1~100um。這包括超微波，所有可以用肉眼看到的波長和長波；
2、不像其他熱傳遞方式需要介質(zhì)，輻射在真空中（如外層空間）效率最高；
3、對于半透明體（如玻璃），輻射是三維實(shí)體現(xiàn)象，因?yàn)檩椛鋸捏w中發(fā)散出；
4、對于不透明體，輻射主要是平面現(xiàn)象，因?yàn)閹缀跛袃?nèi)部輻射都被實(shí)體吸收了。
5、兩平面間的輻射熱傳遞與他們平面絕對溫度差的四次方成正比，因此，輻射分析是非線性的，需要迭代求解；
二、ANSYS中熱輻射的處理方法
1、ANSYS中關(guān)于輻射的重要假設(shè)
（1）ANSYS認(rèn)為輻射是平面現(xiàn)象，因此適合用不透明平面建模；
（2）ANSYS不直接計(jì)入平面反射率。考慮到效率，假設(shè)平面吸收率和發(fā)射率相等。因此，只有發(fā)射率特性需要在ANSYS輻射分析中定義。
（3）ANSYS不自動(dòng)計(jì)入發(fā)射率的方向特性，也不允許發(fā)射率定義隨波長變化。發(fā)射率可以在某些單元中定義為溫度的函數(shù)。
（4）ANSYS中所有分隔輻射面的介質(zhì)在計(jì)算輻射能量交換時(shí)都看作是不參與輻射的能量交換（不吸收也不發(fā)射能量）。
2、ANSYS求解方法
ANSYS使用一個(gè)簡單的過程求解多個(gè)平面輻射問題，矩陣形式如下：
[K’]{T}={Q}
其中，[K’]是的T3函數(shù)。
生成多平面問題系統(tǒng)的矩陣要比前面列出的簡單因子近似方法復(fù)雜。輻射是高度非線性分析，需要使用牛頓-拉夫森迭代求解。
穩(wěn)態(tài)熱輻射分析案例
1.案例介紹
一個(gè)螺旋金屬棒內(nèi)側(cè)有個(gè)圓柱結(jié)構(gòu)，利用Workbench平臺(tái)中的APDL熱輻射命令，分析當(dāng)螺旋金屬棒有0.5w/m3的損耗密度時(shí)，整體結(jié)構(gòu)的熱分布。
展開 一分鐘了解穩(wěn)態(tài)熱分析&瞬態(tài)熱分析
穩(wěn)態(tài)熱分析的能量平衡方程為（以矩陣的形式表示）
式中，[K]為熱傳導(dǎo)矩陣，包含導(dǎo)熱系數(shù)、對流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；{T}為節(jié)點(diǎn)溫度向量；{Q}為節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包含熱生成。
穩(wěn)態(tài)傳熱用于分析穩(wěn)定的熱載荷對系統(tǒng)或部件的影響。通常在進(jìn)行瞬態(tài)熱分析之前，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析用于確定初始溫度分布。穩(wěn)態(tài)熱分析可以通過有限元計(jì)算確定由于穩(wěn)定的熱載荷引起的溫度、熱梯度、熱流率、熱流密度等參數(shù)。
1.2.瞬態(tài)熱分析
瞬態(tài)傳熱過程是指一個(gè)系統(tǒng)的加熱或冷卻過程。在這個(gè)過程中，系統(tǒng)的溫度、熱流率、熱邊界條件以及系統(tǒng)內(nèi)能隨時(shí)間都有明顯的變化。根據(jù)能量守恒定律，瞬態(tài)熱平衡方程可以表達(dá)為（以矩陣的形式表示）
式中，[K]為熱傳導(dǎo)矩陣，包含導(dǎo)熱系數(shù)、對流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；{T}為節(jié)點(diǎn)溫度向量；{C}為比熱矩陣，考慮系統(tǒng)內(nèi)能的增加；{dT/dt}為節(jié)點(diǎn)溫度向量對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)；{Q}為節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包含熱生成。
瞬態(tài)傳熱用于計(jì)算一個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)間變化的溫度場及其他熱參數(shù)。在工程上一般用瞬態(tài)熱分析計(jì)算溫度場，并將之作為熱載荷進(jìn)行應(yīng)力分析。其基本步驟與穩(wěn)態(tài)熱分析類似。主要的區(qū)別在于瞬態(tài)熱分析中的載荷是隨時(shí)間變化的。為了表達(dá)隨時(shí)間變化的載荷，首先必須將載荷~時(shí)間曲線分為載荷步。載荷~時(shí)間曲線中的每一個(gè)拐點(diǎn)為一個(gè)載荷步。對于每一個(gè)載荷步，必須定義載荷值及時(shí)間值，同時(shí)必須選擇載荷步為漸變或階躍。
2.單軸直桿穩(wěn)態(tài)熱分析
2.1.問題描述
如圖所示的單軸直桿傳熱模型（不考慮輻射和對流換熱），熱流率Q=1W從溫度T(0)端流入，流過長度L=400mm，橫截面積A=10×10mm2的直桿，從溫度T(L)=20°C端流出，假設(shè)材料為鋁合金，導(dǎo)熱系數(shù)k=100W/(m°C)，計(jì)算直桿的軸向溫度分布。
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在模塊中，電流因電阻損耗而產(chǎn)生熱量，這也被稱為焦耳熱。雖然散熱器以相對恒定的速率散熱，但模塊的開關(guān)以及隨后電流密度和熱源的增減會(huì)導(dǎo)致模塊以循環(huán)的方式加熱和冷卻。這種反復(fù)的熱膨脹和機(jī)械變形會(huì)導(dǎo)致機(jī)械疲勞[1]，特別是在鍵合線和芯片金屬化層之間的連接點(diǎn)處。
Abaqus穩(wěn)態(tài)熱分析實(shí)例
模型尺寸如下圖所示，
熱傳導(dǎo)系數(shù) = 52 W/m/°C比熱= 434 J/kg/°C
密度 = 7832 kg/m3
對流換熱系數(shù) = 750 W/m2/°C
邊界條件:
AB邊溫度 q = 100°C （固定溫度）熱流 DA= 0（絕熱邊）
BC 和 CD 邊與周圍介質(zhì)對流換熱周圍介質(zhì)溫度為0°C
本例采用國際單位制。E點(diǎn)理論計(jì)算結(jié)果為18.3度，下面使用Abaqus來計(jì)算并驗(yàn)證。
首先創(chuàng)建2D、shell的幾何模型，其次是材料參數(shù)的設(shè)置，與靜力分析不同，熱傳導(dǎo)需要設(shè)置熱傳導(dǎo)系數(shù)，在Mechanical>Conductivity里輸入52。本例是穩(wěn)態(tài)熱分析，因此只需要這一個(gè)參數(shù)，若為瞬態(tài)熱分析，則還需要比熱以及密度值。
其次進(jìn)行分析步設(shè)置，這一步與靜力分析也有所不同，選擇Gerneal>Heat Transfer作為分析步。默認(rèn)的為瞬態(tài)響應(yīng)，這里選擇穩(wěn)態(tài)分析，同靜力分析一樣，這里的時(shí)間1沒有真實(shí)含義，保持默認(rèn)。增量步設(shè)置與靜力分析一樣。
邊界條件由默認(rèn)的Mechanical改為Other，選擇溫度。選擇模型最下面的邊，這里定義為bottom集，給予100度的溫度。
下面設(shè)置模型與周圍空氣的對流。模型右面的邊（side）與上面的邊（top）與周圍環(huán)境發(fā)生熱交換，對流系數(shù)為750，Sink temperature為周圍環(huán)境的溫度，這里給0。
Mesh模塊中，需要將單元族改為Heat Transfer，確認(rèn)使用的是DC2D4單元。至此，熱分析的設(shè)置已經(jīng)完成。可以提交計(jì)算。在后處理中查詢右邊界從下網(wǎng)上0.2m處的溫度值為18.4151，與理論計(jì)算結(jié)果18.3相差不大。右圖為對模型網(wǎng)格加密的結(jié)果，顯示溫度值為18.29，接近理論解。
abaqus穩(wěn)態(tài)傳熱分析實(shí)例.pdf
展開 穩(wěn)態(tài)熱分析-電路板
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穩(wěn)態(tài)熱分析-子模型的使用
分析類型：穩(wěn)態(tài)熱分析-子模型應(yīng)用
分析軟件：ansys workbench
技術(shù)難點(diǎn)：子模型的應(yīng)用
關(guān)鍵詞：子模型
分析人：技術(shù)鄰-異色天空
代做業(yè)務(wù)：ansys workbench結(jié)構(gòu)分析、動(dòng)力分析、熱分析等
背景：填充石墨對模型溫度場的影響
本次模擬主要說明子模型的使用
Moldex3D模流分析之多材質(zhì)射出成型、熱流道穩(wěn)態(tài)分析頁簽
?設(shè)定型芯偏移邊界條件：利用邊界條件頁簽的固定拘束精靈來設(shè)定型芯偏移分析的邊界條件。當(dāng)設(shè)定完成后，位移邊界條件項(xiàng)目將會(huì)被勾選。
注: Core Shift 分析時(shí)，請確認(rèn)Insert對象皆有實(shí)體網(wǎng)格，故不支持Auto-grid下考慮Mold Insert (但Part Insert則可以)。
而如果僅需要重點(diǎn)針對成型過程中帶給模具諸如壓力等影響來檢視，可以使用Sress Add-on 的 Mold Deformation 分析。
熱流道穩(wěn)態(tài)分析頁簽 (Hot Runner Steady Tab)
用戶可在熱流道穩(wěn)態(tài)標(biāo)簽下來設(shè)定熱流道穩(wěn)態(tài)分析的相關(guān)參數(shù) (請參考進(jìn)階分析(Advanced Analysis)下的進(jìn)階熱澆道分析)
?進(jìn)澆點(diǎn)流率 (Flow rate from inlet)：默認(rèn)值是根據(jù)模型尺寸與成型參數(shù)，使用者可自行編輯。
?分析收斂精度 (Converge criteria for relative error)：默認(rèn)值為1.00%，越高的數(shù)值代表越高的公差，計(jì)算精度同時(shí)也會(huì)下降但迭代次數(shù)較少。
?熱澆道澆口數(shù)量 (Number of hot runner gates)：此數(shù)值會(huì)從模型數(shù)據(jù)內(nèi)自動(dòng)讀取，這項(xiàng)是為了讓使用者確認(rèn)熱流道數(shù)量無誤，因此不開放修改。
?熱澆道澆口壓力 (Pressure of hot runner gates)：此項(xiàng)是定義參照壓力，默認(rèn)值為0 MPa，用戶可自行編輯每一支熱流道的壓力以逼近真實(shí)情況中不平衡的壓力分布。
展開 熱流固耦合場穩(wěn)態(tài)分析實(shí)例
熱流固耦合場穩(wěn)態(tài)分析實(shí)例（Fluent+Steady Thermal）；
網(wǎng)格工具Ansys Meshing，模擬平臺(tái)Workbench；
問題描述：
01 組合分析模塊；
02 導(dǎo)入幾何文件；
03 生成流體區(qū)域；
04 設(shè)置對稱面
05 劃分網(wǎng)格
06 標(biāo)記面
07 在fluent中定義溫度單位
08 定義物理模型（湍流）
09 打開能量方程
10 定義流體材料屬性（水）
11 定義鋼管材料屬性（鋼）
12 指定區(qū)域材料類型
13 定義邊界條件（入口流速，溫度）
14 求解控制
15 初始化
16 監(jiān)控
17 求解
18 在 Steady-Thermal中定義邊界條件
19 求解
總結(jié)：
01 Fluent中包含了流場和鋼管；
02 將Fluent的溫度結(jié)果傳遞到Steady-Thermal中；
Txingguan.7z
展開 Moldex3D模流分析之如何應(yīng)用熱流道穩(wěn)態(tài)分析改善多模穴成型流動(dòng)平衡
Moldex3D 針對熱流道系統(tǒng)仿真量身打造的解決方案──熱流道穩(wěn)態(tài)分析(Hot Runner Steady, HRS)，可支持復(fù)雜熱流道和進(jìn)階熱流道模塊的快速分析，并協(xié)助使用者優(yōu)化多模穴的熱流道設(shè)計(jì)，評估該熱流道系統(tǒng)的流動(dòng)行為，例如流率及流動(dòng)平衡比。熱流道穩(wěn)態(tài)分析不需模擬模穴內(nèi)流動(dòng)，即可提升迭代計(jì)算效率，達(dá)到改善熱流道設(shè)計(jì)的目的，因此可大幅減少分析時(shí)間。以下將深入說明如何應(yīng)用熱流道穩(wěn)態(tài)分析。
應(yīng)用一：在不須模擬模穴的情況下，使用熱流道穩(wěn)態(tài)分析優(yōu)化熱流道設(shè)計(jì)：
步驟1：新增射出成形項(xiàng)目，網(wǎng)格模型必須含有進(jìn)澆點(diǎn)、模穴與熱流道。雖然熱流道穩(wěn)態(tài)分析會(huì)忽略模穴的計(jì)算，但使用者仍必須在項(xiàng)目中提供模穴。
注：用戶必須擁有進(jìn)階熱流道模塊的授權(quán)，才可在計(jì)算參數(shù)內(nèi)設(shè)置熱流道穩(wěn)態(tài)功能與啟動(dòng)相關(guān)計(jì)算
步驟2：在計(jì)算參數(shù)內(nèi)的熱流道穩(wěn)態(tài)分析下指定入料口流率、收斂精度及各澆口壓力。
注：在CAE模式下，入料口流率的默認(rèn)值為模穴體積除以填充時(shí)間；在機(jī)臺(tái)模式下，入料口流率的默認(rèn)值則為模穴體積除以行程時(shí)間。
注：熱流道澆口壓力代表該澆口所受到的外部流動(dòng)阻力(預(yù)設(shè)為0MPa)，建議使用者可先試行一組單模穴分析(不需包含流道系統(tǒng)，只需指定進(jìn)澆點(diǎn))，取得澆口壓力結(jié)果后代入熱流道穩(wěn)態(tài)分析的澆口壓力設(shè)定。這種做法可獲得更精確的預(yù)測，并節(jié)省分析時(shí)間。
步驟3：于分析順序設(shè)定內(nèi)選擇熱流道穩(wěn)態(tài)分析，開始分析。
步驟4：開啟熱流道穩(wěn)態(tài)結(jié)果記錄文件，檢查各澆口流率與流動(dòng)平衡比，根據(jù)這兩項(xiàng)結(jié)果進(jìn)一步修改熱流道幾何與配置，例如更改特定區(qū)域熱流道直徑或流道長度，以獲得更為平衡的流動(dòng)。
注：熱流道穩(wěn)態(tài)分析提供多種分析結(jié)果，對于此做法來說，較為關(guān)鍵的結(jié)果是流率與流動(dòng)平衡比
步驟5：修改熱流道設(shè)計(jì)后重復(fù)步驟1至4。
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