ansys穩(wěn)態(tài)熱分析案例的案例
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(guò)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(qǐng)用ANSYS Workbench分析計(jì)算內(nèi)部的溫度場(chǎng)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(kāi)的模型源文件，打開(kāi)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(kù)
（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(kāi) Ansys 案例研究 | 筆記本電腦穩(wěn)態(tài)熱分析
演示了對(duì)筆記本電腦進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析的流程。其中涵蓋了對(duì)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(guò)電磁波傳遞熱能的方法。熱輻射的電磁波波長(zhǎng)為0.1~100um。這包括超微波，所有可以用肉眼看到的波長(zhǎng)和長(zhǎng)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(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(jiǎn)單的過(guò)程求解多個(gè)平面輻射問(wèn)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(wèn)題系統(tǒng)的矩陣要比前面列出的簡(jiǎn)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(kāi) 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(duì)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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展開(kāi) 
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(duì)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(duì)流只設(shè)置在外表面。對(duì)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(duì)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(duì)流只設(shè)置在外表面。對(duì)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(duì)流設(shè)置參數(shù)80W/m^2*℃，結(jié)果最高溫度在75℃。
強(qiáng)制對(duì)流，發(fā)熱功率20W，最高溫度54℃。
自然對(duì)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(zhǎng)到3慢慢厚，得出的計(jì)算結(jié)果。
最高溫度143℃（溫度增長(zhǎng)13℃）。
設(shè)置氣體強(qiáng)制對(duì)流系數(shù)80W/m^2*℃，最高溫度為85℃。
展開(kāi) 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(duì)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(duì)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(guò)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(guò)程是指一個(gè)系統(tǒng)的加熱或冷卻過(guò)程。在這個(gè)過(guò)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(duì)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(duì)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(chǎng)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(chǎng)，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(lèi)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(duì)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(wèn)題描述
如圖所示的單軸直桿傳熱模型（不考慮輻射和對(duì)流換熱），熱流率Q=1W從溫度T(0)端流入，流過(guò)長(zhǎng)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。
展開(kāi) Ansys 案例研究 | 太陽(yáng)能電池板熱吸收仿真分析
在仿真案例中，將一個(gè)簡(jiǎn)單的球體放置在典型的硅材料太陽(yáng)能電池板上方，指示了穩(wěn)態(tài)下到達(dá)板面的熱流密度以及表面的溫度分布。這里不考慮電池板表面的自由對(duì)流，僅研究輻射效應(yīng)。
目標(biāo)
觀察由于一個(gè)發(fā)熱物體的輻射作用，太陽(yáng)能電池板上的熱流密度和溫度分布。
步驟
1. 打開(kāi) Ansys Workbench，創(chuàng)建一個(gè)穩(wěn)態(tài)熱分析系統(tǒng)（Steady State Thermal Analysis system）。
2. 定義材料屬性。大多數(shù)太陽(yáng)能電池板由硅制成，此處僅作演示使用硅材料。球體采用鋼材作為材料，用以表示熱源。
3. 導(dǎo)入模型，其外觀如圖1所示。
圖1：太陽(yáng)能電池板與熱源
4. 為幾何模型賦予材料屬性。
5. 對(duì)球體施加10000W/m3 的內(nèi)部熱生成，用以表示發(fā)熱物體；然后在球體表面與太陽(yáng)能電池板上表面之間定義表面對(duì)表面輻射，使熱量通過(guò)輻射在這兩個(gè)表面之間傳遞，如圖2所示。發(fā)射率取值為0.7，假設(shè)太陽(yáng)能電池板頂部未覆蓋玻璃蓋板，該值可在0.7至0.95之間變化。環(huán)境溫度設(shè)為220°C。
圖2：內(nèi)部熱生成與輻射邊界條件
6. 對(duì)于輻射問(wèn)題，設(shè)置子步有助于收斂。在分析設(shè)置詳情中定義子步，如圖3所示。
圖3：為分析定義的子步
7. 采用線性網(wǎng)格對(duì)模型進(jìn)行劃分并求解分析。得到的太陽(yáng)能電池板表面的熱流密度矢量圖和溫度分布如圖4和圖5所示。
圖4：熱流密度圖（等軸測(cè)視圖與側(cè)視圖）
編輯
跳轉(zhuǎn)
圖5：溫度云圖
總結(jié)
本示例展示了到達(dá)太陽(yáng)能電池板的熱流密度，以及溫度分布從初始環(huán)境溫度220°C開(kāi)始的變化。
展開(kāi) 基于ANSYS WORKBENCH的結(jié)構(gòu)熱耦合分析之摩擦生熱案例（附：源文件和視頻教程）
關(guān)注微信公眾號(hào):ANSYS有限元仿真（ID:ANSYS-FEM）查看本期案例的微信推送文章（文末附本期案例的仿真源文件和視頻教程的獲取方式)
ansys apdl 熱和電磁場(chǎng)分析案例 ￥15
1.三維電磁感應(yīng)加熱（附帶完整計(jì)算命令流及注釋說(shuō)明）2.鋼球的淬火（附帶完整計(jì)算命令流及注釋說(shuō)明）3.二維靜態(tài)磁場(chǎng)分析（附帶完整計(jì)算命令流及注釋說(shuō)明）。
三維電磁感應(yīng)加熱---感應(yīng)加熱的激勵(lì)源為365000HZ的交流電，線圈電流密度為2.04e8A/m^2，線圈和管子的幾何模型如下圖所示：
鋼球的淬火---淬火是把鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后快速冷卻的一種熱處理工藝方法，下圖為鋼球溫度變化曲線：
二維靜態(tài)磁場(chǎng)分析---把螺線管制動(dòng)器作為2D軸對(duì)稱(chēng)模型進(jìn)行分析，計(jì)算銜鐵部分螺線管制動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)部分)的受力情況和線圈電感。
展開(kāi) Ansys 案例研究 | 茶壺的熱分析
<h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">概述</strong></h2><p>在本例中，我們將對(duì)茶壺進(jìn)行熱分析，展示鋼材料和瓷材料在穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)分析中的溫度分布情況。</p><h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">目標(biāo)</strong></h2><p>對(duì)鋼制和瓷制茶壺進(jìn)行穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熱分析。</p><h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">建模步驟</strong></h2><p>打開(kāi) Ansys Workbench，創(chuàng)建"穩(wěn)態(tài)熱分析系統(tǒng)"（Steady State Thermal System）。</p><p><br></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51);">為部件定義材料屬性。此處僅使用鋼和瓷進(jìn)行演示，但應(yīng)使用正確的材料屬性。</span></p><p><br></p><p>導(dǎo)入模型，并抑制一半的對(duì)稱(chēng)部分。抑制后半部分模型如圖 1 所示。
展開(kāi) 
AnsysWB-IGBT芯片穩(wěn)態(tài)熱仿真 ￥30
在模塊中，電流因電阻損耗而產(chǎn)生熱量，這也被稱(chēng)為焦耳熱。雖然散熱器以相對(duì)恒定的速率散熱，但模塊的開(kāi)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(duì)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?chē)橘|(zhì)對(duì)流換熱周?chē)橘|(zhì)溫度為0°C
本例采用國(guó)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(lái)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(méi)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?chē)諝獾膶?duì)流。模型右面的邊（side）與上面的邊（top）與周?chē)h(huán)境發(fā)生熱交換，對(duì)流系數(shù)為750，Sink temperature為周?chē)h(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(duì)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(kāi) 穩(wěn)態(tài)熱分析-電路板
[Femap & Nastran培訓(xùn)教程]穩(wěn)態(tài)熱分析-電路板.part2.rar
[Femap & Nastran培訓(xùn)教程]穩(wěn)態(tài)熱分析-電路板.part1.rar
穩(wěn)態(tài)熱分析-子模型的使用
分析類(lèi)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(duì)模型溫度場(chǎng)的影響
本次模擬主要說(shuō)明子模型的使用
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