瞬态热分析实例钢球淬火过程温度分析.doc

模型[] 一个直径为，温度为的钢球突然放入温度为的水中，表面传热系数，计算后钢球的温度场分布和球心温度随时间的变化规律。钢球材料性能如下： 密度：、热导率：、比热容： 设置环境 设置分析模块。本例是温度分布分析，所以只需要选择热分析模块，这样就可以把结构分析模块、电磁场分析模块和流体分析模块的菜单都过滤掉。设置如图 定义单元类型和材料属性 对于我们的钢球的热传导问题，看似是一个三维问题，但由对称性可简化为二维的轴对称问题，下面我们将进行相关设置。 选择单元类型。如图： 定义轴对称问题。 定义材料属性。对于该热传导问题，需要定义的材料属性有： 密度：、热导率：、比热容：，定义方式如图。 建立模型及网格划分 建立模型。建立模型方法较为简单，使用如下模块即可： 设定划分网格密度。按照如下方式划分网格。 为模型划分网格。 选择Pick All即可，最终网格划分如图： 定义分析类型 我们的热传导问题是非稳态问题，定义为非稳态。 施加初始条件与边界条件 初始温度为，边界为第三类边界条件，外界温度为，对流换热系数。定义位置如图： （在这里似乎每次运算前都要重新定义初始温度，不知是不是ANSYS的本身的缺陷。） 求解 设置时间与时间步参数。我们计算实际是60s。至于图中【AUTOTS】的设置是设置为自动时间步长。 设置Stepped和Ramped选项。如果载荷在这个载荷步是恒定的，需要设为Stepped（阶跃）选项；如果载荷值随时间线性变化，则要设定为Ramped（斜坡）选项。对于这里的热传导，对流换热系数恒定，设定为Stepped。 （在这里，除了总时间其他都可以默认设置，具体还需根据具体要求来。） 时间积分效果设置。如果将此选项设置为OFF，将进行稳态热分析。（这里和前面分析类型的设置似乎有重复，但似乎必须这样设置。） 设置输出控制。对于这里的非稳态问题，要求每一步的结果都予以保留。 求解。 后处理 查看第60秒时刻温度分布。 读入结果，如下图，在【TIME】后的文本框中输入“60”，即读入第60秒的数据。 显示结果，选择如图： 得到第60秒时的温度分布，如图： 查看球心在60秒内温度变化。 选择球心点，具体不在详述。如图： 图形具体显示可通过Utility MenuPlotCtrlsStyleGraphsModify Axes，进行修改。 内外边界温度变化如图： 生成动画。 通过Utility MenuPlotCtrlsAnimateAnimate Over Time生成动画，设置如图 [] 王建江,胡仁喜,刘英林等.ANSYS 11.0结构与热力学有限元分析实例指导教程[M]. 北京,机械工业出版社,2008:518-531