ANSYS热分析指南与经典案例

No Bou ndaries ANSYS热 分 析 指 南 —————————————————————————————————————————————— 1 第一章 简 介 一、热分析的目的 热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量〕等。 热分析在许多工程应用中扮演重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。 二、ANSY S的热分析 • 在ANSYS/Mu ltiphy sics 、ANSYS/Mechanical 、ANSYS/Thermal 、ANSYS/FLOTRAN 、 ANSYS/ED五 种 产 品 中 包 含 热 分 析 功 能 , 其 中ANSYS/FLOTRAN 不含相变热分析。 • 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。 三、ANSY S 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 四、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－结构耦合等 No Bou ndaries ANSYS热 分 析 指 南 —————————————————————————————————————————————— 2 第二章 基础知识 一、符号与单位 项目 国际单位 英制单位 ANSYS 代号 长度 m ft 时间 s s 质量 Kg lbm 温度 ℃ oF 力 N lbf 能量（热量） J BTU 功率（热流率） W BTU/sec 热流密度 W/m2 BTU/sec-ft2 生热速率 W/m3 BTU/sec-ft3 导热系数 W/m-℃ BTU/sec-ft-oF KXX 对流系数 W/m2-℃ BTU/sec-ft2-oF HF 密度 Kg/m3 lbm/ft3 DENS 比热 J/Kg-℃ BTU/lbm-oF C 焓 J/m3 BTU/ft3 ENTH 二、传热学经典理论回顾 热分析遵循热力学第一定律，即能量守恒定律:  对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出〕 PEKEUWQ 式中: Q —— 热量; W —— 作功; U ——系统内能; KE ——系统动能； PE ——系统势能；  对于大多数工程传热问题：0＝＝PEKE；  通常考虑没有做功：0W, 则：UQ；  对于稳态热分析：0UQ，即流入系统的热量等于流出的热量；  对于瞬态热分析：dtdUq ，即流入或流出的热传递速率...