ansys稳态热分析的一般流程
本帖最后由 kawich 于 2010-5-29 16:55 编辑以下是本人收集整理的资料中的一部分，短小精悍，故与大家分享~
一、稳态传热的定义
稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响。通常在进行瞬态热分析以前，进行稳态热分析用于确定初始温度分布。
稳态热分析可以通过有限元计算确定由于稳定的热载荷引起的温度、热梯度、热流率、热流密度等参数
二、热分析的单元
热分析涉及到的单元有大约40种，其中纯粹用于热分析的有14种：
线性：LINK32两维二节点热传导单元
LINK33三维二节点热传导单元
LINK34二节点热对流单元
LINK31二节点热辐射单元
二维实体： PLANE55四节点四边形单元
PLANE77八节点四边形单元
PLANE35三节点三角形单元
PLANE75四节点轴对称单元
PLANE78八节点轴对称单元
三维实体 SOLID87六节点四面体单元
SOLID70八节点六面体单元
SOLID90二十节点六面体单元
壳SHELL57四节点
点MASS71
有关单元的详细解释，请参阅《ANSYS Element Reference Guide》
三、ANSYS稳态热分析的基本过程
ANSYS热分析可分为三个步骤：
•前处理： 建模
•求解： 施加载荷计算
•后处理： 查看结果
1、建模
①、确定jobname、title、unit；
②、进入PREP7前处理，定义单元类型，设定单元选项；
③、定义单元实常数；
④、定义材料热性能参数，对于稳态传热，一般只需定义导热系数，它可以是恒定的，也可以随温度变化；
⑤、创建几何模型并划分网格，请参阅《ANSYS Modeling and Meshing Guide》。
2、施加载荷计算
①、定义分析类型
如果进行新的热分析：
Command: ANTYPE, STATIC, NEW
GUI: Main menu>Solution>-Analysis Type->New Analysis>Steady-state
如果继续上一次分析，比如增加边界条件等：
Command: ANTYPE, STATIC, REST
GUI: Main menu>Solution>Analysis Type->Restart
②、施加载荷
可以直接在实体模型或单元模型上施加五种载荷(边界条件) ：
a、恒定的温度
通常作为自由度约束施加于温度已知的边界上。
Command Family: D
GUI：Main Menu>Solution>Loads-Apply>Thermal-Temperature
b、热流率
热流率作为节点集中载荷，主要用于线单元模型中(通常线单元模型不能施加对流或热流密度载荷)，如果输入的值为正，代表热流流入节点，即单元获取热量。如果温度与热流率同时施加在一节点上则ANSYS读取温度值进行计算。
注意：如果在实体单元的某一节点上施加热流率，则此节点周围的单元要密一些，在两种导热系数差别很大的两个单元的公共节点上施加热流率时，尤其要注意。此外，尽可能使用热生成或热流密度边界条件，这样结果会更精确些。
Command Family: F
GUI：Main Menu>Solution>Loads-Apply>Thermal-Heat Flow
c、对流
对流边界条件作为面载施加于实体的外表面，计算与流体的热交换，它仅可施加于实体和壳模型上，对于线模型，可以通过对流线单元LINK34考虑对流。
Command Family: SF
GUI：Main Menu>Solution>Loads-Apply>Thermal-Convection
d、热流密度
热流密度也是一种面载。当通过单位面积的热流率已知或通过FLOTRAN CFD计算得到时，可以在模型相应的外表面施加热流密度。如果输入的值为正，代表热流流入单元。热流密度也仅适用于实体和壳单元。热流密度与对流可以施加在同一外表面，但ANSYS仅读取最后施加的面载进行计算。
Command Family: F
GUI：Main Menu>Solution>Loads-Apply>-Thermal-Heat Flux
e、生热率
生热率作为体载施加于单元上，可以模拟化学反应生热或电流生热。它的单位是单位体积的热流率。
Command Family: BF
GUI：Main Menu>Solution>Loads-Apply>Thermal-Heat Generat
③、确定载荷步选项
对于一个热分析，可以确定普通选项、非线性选项以及输出控制。
a. 普通选项
•时间选项：虽然对于稳态热分析，时间选项并没有实际的物理意义，但它提供了一个方便的设置载荷步和载荷子步的方法。
Command: TIME
GUI: Main Menu>Solution>Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step/Time and Substps
•每载荷步中子步的数量或时间步大小：对于非线性分析，每一载荷步需要多个子步。
Command: NSUBST
GUI: Main Menu>Solution>Load Step Opts->Time/Frequenc>Time and Substps
Command: DELTIM
GUI: Main Menu>Solution>Load Step Opts->Time/Frequenc>Time-Time Step
•递进或阶越选项：如果定义阶越(stepped)选项，载荷值在这个载荷步内保持不变；如果为递进(ramped)选项，则载荷值由上一载荷步值到本载荷步值随每一子步线性变化。
Command: KBC
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step/Time and Substps
b. 非线性选项
•迭代次数：本选项设置每一子步允许的最多的迭代次数。默认值为25，对大数热分析问题足够。
Command: NEQIT
GUI: Main Menu>Solution>Load Step Opts-Nolinear>Equilibrium Iter
•自动时间步长: 对于非线性问题，可以自动设定子步间载荷的增长，保证求解的稳定性和准确性。
Command: AUTOTS
GUI: Main Menu>Solution>Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step/Time and Substps
•收敛误差：可根据温度、热流率等检验热分析的收敛性。
Command: CNVTOL
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Nolinear>Convergence Crit
•求解结束选项：如果在规定的迭代次数内，达不到收敛，ANSYS可以停止求解或到下一载荷步继续求解。
Command: NCNV
GUI: Main Menu>Solution>Load Step Opts-Nolinear>Criteria to Stop
•线性搜索：设置本选项可使ANSYS用Newton-Raphson方法进行线性搜索。
Command: LNSRCH
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Nolinear>Line Search
•预测矫正：本选项可激活每一子步第一次迭代对自由度求解的预测矫正。
Command: PRED
GUI: Main Menu>Solution>Load Step Opts-Nolinear> predictor
c.输出控制
•控制打印输出：本选项可将任何结果数据输出到*.out 文件中。
Command: OUTP
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls>Solu Printout
•控制结果文件：控制*.rth的内容。
Command: OUTRES
GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls>DB/Results File
④、确定分析选项
a.Newton-Raphson选项（仅对非线性分析有用）
Command: NROPT
GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options
b. 选择求解器：可选择如下求解器中一个进行求解：
•Frontal solver(默认）
•Jacobi Conjugate Gradient(JCG) solver
•JCG out-of-memory solver
•Incomplete Cholesky Conjugate Gradient(ICCG) solver
•pre-Conditioned Conjugate Gradient Solver(PCG)
•Iterative(automatic solver selection option)
Command: EQSLV
GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options
注意：热分析可选用Iterative选项进行快速求解，但如下情况除外：
•热分析包含SURF19或SURF22或超单元；
•热辐射分析；
•相变分析
•需要restart an analysis
c. 确定绝对零度：在进行热辐射分析时，要将目前的温度值换算为绝对温度。如果使用的温度单位是摄氏度，此值应设定为273；如果使用的是华氏度，则为460。
Command: TOFFST
GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options
⑤、保存模型: 点击ANSYS工具条SAVE_DB。
⑥、求解
Command: SOLVE
GUI: Main Menu>Solution>Current LS
3、后处理
ANSYS将热分析的结果写入*.rth文件中，它包含如下数据：
基本数据：
•节点温度
导出数据：
•节点及单元的热流密度
•节点及单元的热梯度
•单元热流率
•节点的反作用热流率
•其它
对于稳态热分析，可以使用POST1进行后处理，关于后处理的完整描述，可参阅《ANSYS Basic Analysis Procedures Guide》。
进入POST1后，读入载荷步和子步：
Command: SET
GUI: Main Menu>General Postproc>-Read Results-By Load Step
可以通过如下三种方式查看结果：
•彩色云图显示
Command: PLNSOL, PLESOL, PLETAB等
GUI: Main Menu>General Postproc> plot Results>Nodal Solu, Element Solu, Elem Table
•矢量图显示
Command: PLVECT
GUI: Main Menu>General Postproc> plot Results> pre-defined or Userdefined
•列表显示
Command: PRNSOL, PRESOL, PRRSOL等
GUI: Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal Solu, Element Solu, Reaction Solu
很详细
赞···~ 谢谢楼主，问一个小问题，在wb中分析单元怎么选取，我一直没有找到。 学习了，谢谢。。。。 学习了，谢谢。。。。 谢谢楼主 太好了，学习了哈哈 很好的资料
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