请问我这个问题是稳态还是瞬态热分析？

nickyfly

如图：
        在coating 最顶部加上热流密度函数，求50s，70s后整个系统的温度场和应力场分布情况。

   

另外：   热流密度函数为  q(x)=205709×exp[-2*(x/0.018)2（平方）]，在这样的热流密度下加热50s后，涂层最表面温度大概会升到多少度？有人做过类似的分析吗？热流密度对温度的贡献到底是什么关系呢？

skky

当然是瞬态的啊

tonnyw

边界条件是上部是你所定义的热通量，轴线处热通量为0，底部和右部边界条件是什么？如果给定边界条件，此问题可以求出精确解。此问题是否为瞬态或稳态问题取决于初始条件是否为零？如果为零，为稳态问题。

[ 本帖最后由 tonnyw 于 2006-5-22 11:07 编辑 ]

s_mss

请问我这个问题是稳态还是瞬态热分析？ 这个问题确实不好分辨哈

[ 本帖最后由 s_mss 于 2006-10-31 09:26 编辑 ]

nickyfly

原帖由 tonnyw 于 2006-5-22 10:58 发表
边界条件是上部是你所定义的热通量，轴线处热通量为0，底部和右部边界条件是什么？如果给定边界条件，此问题可以求出精确解。此问题是否为瞬态或稳态问题取决于初始条件是否为零？如果为零，为稳态问题。

加载函数大概如图所示，底部和右部边界条件是自然空气对流，对流换热系数以及介质温度已知。整个体系初始温度为室温

这个问题好象不复杂，为什么我求解结果和实际差很多？

tonnyw

能否把所有的几何参数贴出来？我也计算一下，看看结果如何？

nickyfly

原帖由 tonnyw 于 2006-5-22 23:08 发表
能否把所有的几何参数贴出来？我也计算一下，看看结果如何？

真是太感谢了，雪中送炭啊

其实我做的是热应力偶合的问题,单元是plane13
最上边涂层的参数如下:密度:19360, 弹性模量:343e9, 泊松比:0.2,
                                    热膨胀系数:4.6×e-6,比热:140 ,热传导系数:180,
下边基体的参数如下:密度:1920, 弹性模量:152e9, 泊松比:0.3,
                                    热膨胀系数:1.4×e-6,比热:250 ,热传导系数:25,

模型情况:取轴对称:
2D模型大小为:基体宽0.015,高0.02, 涂层和基体等宽,高0.002
网格划分情况是:都为长方体单元:对涂层和基体上部尽可能细分

边界条件:
整个模型初始温度为25摄食度,涂层顶部加载热流密度,大小为函数:q(x)=237866×exp[-2(x/0.018)2(平方)]

注：所有的都是国际制单位（多谢楼下那位哥么提醒）

求50s后整个模型温度场分布和应力场分布情况

最好能麻烦您给个命令行,那就更感激不尽了

[ 本帖最后由 nickyfly 于 2006-5-24 20:51 编辑 ]

tonnyw

空气对流系数呢？另外你的基体和涂层尺寸是一样的吗？

[ 本帖最后由 tonnyw 于 2006-5-24 13:02 编辑 ]

nickyfly

底部边界条件没有定义,就是绝热条件吧

右边边界条件为:对流换热系数5,自然空气对流,温度25摄食度,都是国际制单位

另外基体和涂层尺寸一致

再次感谢

xu22jie

我觉得是稳态问题，因为楼主提出的对流换热条件和涂层上端面的热流密度两种载荷都不随时间变化，所以我觉得是问题分析，有人有不同的意见吗？　
上面一位朋友说中心处热通量是零，看那函数，当X＝0，显然不是零

xu22jie

我也是初学者，希望能和大家一起探讨，共同进步
楼主给出的基体的高度和涂层的高度一样的为0.02，应该是笔误吧，你的模型上的比例不对
还有　热流密度的函数怎么加载？　

nickyfly

帮我解答下哦

s_mss

你是做的直接耦合？还有热应力的参考温度，你是怎么设定的呢？

tonnyw

此问题是稳态问题，因为没有任何的输入条件是与时间有关的。
有几个问题要弄清楚。
1.所有的单位都应该统一，长度单位都是米或毫米，所加的热通量，也要作出调整。
2.边界条件是这样的：顶部加你所指定的函数边界条件，底部绝热热通量为0，左边边界条件为热通量为0，右边为对流边界条件，其周围参考温度为25。
这样算一下看看如何？

[ 本帖最后由 tonnyw 于 2006-5-28 04:33 编辑 ]

tonnyw

先解一个简单的问题，精确解已知。看看能不能算出来。

iomega

讨论很热烈嘛，我在这里来谈谈如何分析这类问题：
1。稳态还是瞬态问题。楼上已经提出要求解在50s,70s时的温度分布，原则上当然是瞬态问题。至于能否用稳态解来等效地代替50s,70s时的温度分布，可以用thermal diffusion time 的概念来判断，即：  特征尺寸 L 是否和 sqrt(alf *t) 可比拟。
以上问题是个轴对称问题，特征尺寸是在z方向上厚度和在r方向的长度(m) ，alf是材料的thermal diffusivity (m^2/s) = thermal conductivity /  heat capacity.  t 是所考虑的时间。
如果L^2 >> alf*t, 那么是瞬态问题，如果L^2 << alf*t,则是稳态问题。
正如tonnyw所说，本题长度单位没有写清，所以不便判断是否到达稳态---- 在分析热问题的时候标明单位是很重要的。
试问一下，大家能够立刻说出热导率，热扩散率，热容，焓，潜热的定义和单位吗？如果不行的话，要想做好和理解热分析是不可能的。

（2） 理论解的问题。
楼上这个问题的确是有理论解（有阐明如何得到理论解的步骤的，我会加分多多）。这里给个提示： 这是个轴对称问题，如果是稳态并用分离变量法的话，最后得到的理论解的形式是Bessel函数形式的级数解。如果是瞬态的话，可以用分离变量法，或先对时间取Laplace变换，得到对空域的偏微分方程，得到解后再用Inverse Laplace变换得到时域的解。

[ 本帖最后由 iomega 于 2006-5-29 13:10 编辑 ]

nickyfly

不好意思，我前面表达的不清楚
正如斑竹所说，还真不能一口气把热导率，热扩散率等物理量的定义和单位说清楚

现在说一下，各位大大再帮忙分析分析

模型尺寸单位都是米，温度都是摄食度，时间都是秒，能量都是焦耳，功率单位是瓦特，质量是千克，模量单位是帕

不知道这样说合适不合适
最后要感谢以上所有参与讨论的人，让我有了不少的收获

tonnyw

边界条件为对流边界条件，也能写出精确解吗？

iomega

To Tonnyw: Good point！

对流边界条件的话，这个问题的精确解是求不出的-> 因为有了两个非齐次边界条件。
此类问题有精确解存在的条件是：
1。表面为热流加载条件，其他边界都是齐次第一，二类边界条件。
2。表面为绝热加载条件（齐次边界条件），材料内部有内热源 （非齐次方程），其他边界都是齐次第一，二类边界条件。

tonnyw

To iomega,
我感觉这个问题不是轴对称问题，因为上部的边界条件并不是轴对称的。