向全球热分析高手求救！在此忠心感谢！

andylau436

图中一切明了，希望各位高手指点，长度单位是mm，
材料1密度是2.95×10^3kg/m^3，
材料2密度是7.8×10^3kg/m^3。

[ 本帖最后由 andylau436 于 2006-9-4 10:49 编辑 ]

andylau436

材料1密度是2.95×10^3kg/m^3，
材料2密度是7.8×10^3kg/m^3。

tonnyw

这是稳态分析时的网格。

tonnyw

稳态分析的温度分布。

[ 本帖最后由 tonnyw 于 2006-9-2 22:09 编辑 ]

tonnyw

瞬态热传导问题，需要取一个很小的时间步，把得到的解作为初始条件，解瞬态问题。

FreddyMusic

嘻嘻，标题起的不错，吓我一大跳。

这一有个例子，一步步做题，对你学习有限元会有帮助。

http://www.simwe.com/forum/viewt ... 1%26filter%3Ddigest

tonnyw

标题也吓了我一跳。论坛上很多问题，其实自己琢磨琢磨一下就可以解决。

iomega

呵呵，既然tonnyw用数值方法解出了温度分布，那我就在这里用热阻的方法分析一下:

在没有数值方法而又想立刻估算得到temperature distribution情况下，问题可简化为如图结构：
上图没有长度单位，假设为m。

(1) 材料1的k1 = 2.85 W/m-K << 材料2的k2 = 50 W/m-K
(2) 材料1在y 方向热阻 R_1y = d1/(k1*L) = 250/(2800*2.85) =  0.031 m-K/W
(3) 材料1在x 方向热阻 R_1x = L/(k1*d1) = 2800/(250*2.85) = 3.93 m-K/W
(4) 材料2在y 方向热阻 R_2y = d2/(k2*L) = 100/(2800*50) = 7e-4 m-K/W
(5) 材料2在x 方向热阻 R_2x = L/(k2*d2) = 2800/(250*50) = 0.224 m-K/W
(6) 右端x方向对流散热热阻 h_x= 1/h/(d1+d2) = 1/(8*350)= 3.57e-4 m-K/W
(7) 底部y方向对流散热热阻 h_y= 1/h/L= 1/(8*2800) =  4.5e-5 m-K/W

由（1）和（2） 可推出在材料1里散热为在y方向的一维热传导（排除在最右端），因为 R_1y << R_1x.
由（3）,（5）和 （6）可推出在结构右端tip温度非常接近T0 =30C.因为 R_1x 和 R_2x >> h_x.
由（2）,（4）和 （7）可推出在结构底部温度非常接近T0 =30C.因为 R_1y + R_2y  >> h_y.
由（2）,（4）可推出97%温度降发生在材料1中（y方向） 因为 R_1y/R_2y =44.  44/（44+1) ~ 0.97.
由（3）,（5）可推出在材料2中的温度降也接近在y方向的一维热传导（排除在最右端）.

通过以上这个例子我想说的是很多热问题可以通过简化后用热阻的概念来迅速估计出大致的温度分布 - 这正是如果想要精通热分析的关键。

另外，大家可以根据以上的步骤分析一下如果长度单位是mm的话，稳态温度分布将会如何？尤其是结构右端和底部的温度？为什么？数值分析和估算都可以（加分，呵呵）。

[ 本帖最后由 iomega 于 2006-9-3 15:05 编辑 ]

andylau436

这几天重装系统还有一些开学的事情，没有来得及上网，所以没有来得及回帖，希望大家原谅，以为我发完帖子就走了，对不起。
        非常感谢各位大侠的热心和耐心帮忙，本人不知道如何感谢了，以后多多支持各位吧，实在是自己没有办法了，才想出这个办法，如果吓住了各位的话，我在这里给大家抱歉了。我的模型比它复杂，所以只好自己找个简单的模型来代替，估计会出现一些问题，单位我是自己规定的，长度是mm，质量是kg，时间s，温度是摄氏度。其他的是推导的，

andylau436

FreddyMusic老大这个题目是英文我，我看的不是很懂，可以翻译一下吗？



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The problem solving procedure on this website is quite straightforward, easy to follow.
You will not learn the essential of ANSYS by just looking at translated examples.

BTW, the person who made the examples are good friends of mine...

[ 本帖最后由 iomega 于 2006-9-6 02:16 编辑 ]

andylau436

tonnyw
实际是用三维模型的，材料2的边界温度要远远大于二维截面图的温度？为什么结果这样？




from iomega:
这是因为tonnyw的计算采用的长度单位为m而不是mm.

[ 本帖最后由 iomega 于 2006-9-4 11:41 编辑 ]

andylau436

温度分布图如下图所示：

[ 本帖最后由 andylau436 于 2006-9-4 11:09 编辑 ]

iomega

呵呵，大家看到长度单位为m (tonnyw的simulation) 和长度单位为mm (andylau436的simulation)所得到的温度分布不同了吧，尤其是右端和底部的温度值。这是因为材料1和2的热传导热阻没有变化，但对流热阻却增大了1000倍。在热源（结构顶部T=1570C)和环境(T=30C)之间，结构的热传导热阻和对流热阻是串联的，

对于tonnyw的simulation来说：热传导热阻>>对流热阻, 温度降主要发生在结构上，所以底部和右端的温度接近30C.

对于andylau436的simulation来说：热传导热阻和对流热阻可比拟, 温度降等分在结构内和结构-空气界面上，所以底部和右端的温度接近热源温度1570C的一半.

如果大家对热阻概念不清楚的话，可以试想一下用电阻的概念分析：
在1570V 和 30V之间有两个电阻R1和R2串联。如果R1 >> R2,那么落在R2上的电压为0，R1底部的电压就为30V。如果R1约等于R2，那么R1底部的电压就为(1570-30)的一半。
对于本题，R1就代表由材料1和2所组成的结构，R2代表对流热阻。

andylau436

我对iomega热理论这一块功底这么厉害，真是佩服五体投地。各位可以留下QQ吗？很想跟你们讨教！

[ 本帖最后由 andylau436 于 2006-9-4 15:43 编辑 ]

iomega

呵呵，我没有QQ...

要想掌握热分析，尤其是热传导，个人认为只需两件事：
（1）深刻理解散热片问题，散热片问题(fin problem)出现在每本传热学教科书上，是有其道理的。上面这个问题其实就是一个散热片问题的特例。现实生活中，90%以上的问题，包括集成电路里transistor的散热，都可以简化成散热片问题来分析。

（2）学会如何解一个二维或三维的热传导问题（解析解）。一般传热学教科书都有如何解一维问题，而对于二维或三维的热传导问题只给出shape factor.

以上（1）让你有对传热有物理上的更深理解，（2）提供解传热问题的数学基础，根好的为（1）服务。

andylau436

谢谢iomega
，以后多多学习！

andylau436

想问一下，要是我测试到了外表面的温度，应该如何确定对流系数？先前的那个对流系数所产生的温度结果跟实际测试不一样，

[ 本帖最后由 andylau436 于 2006-9-8 17:20 编辑 ]

andylau436

我现在只是知道内壁温度1571几乎是恒定不变的，但是对流和辐射系数是根据稳定之后外表面的温度计算出来的。我觉得在施加外表面对流系数有点问题，因为系数是温度稳定之后的对流和辐射（等效为对流）系数之和，我现在就是想模拟他的温度变化过程。不知道应该如何处理？

zhangload

lz  要求要做瞬时计算的话，必须要指明初始条件呀，就是它的初始状况 温度。
如果没有初始条件，就不能谈论所谓的  1小时 变化多少温度。
  
按题目的条件 只能做 稳态分析，结果如上，
命令流:
fini
/clear
/filname,heat
/prep7
et,1,75
mp,ex,1,6.2e9
mp,kxx,1,2.85
mp,c,1,650
mp,dens,1,2.95e3
et,2,75
mp,ex,2,175e9
mp,kxx,2,50
mp,c,2,422
mp,dens,2,7.8e3
antype,static

rectng,,1.15,,2.3
rectng,,1.05,0.1,2.3
rectng,,0.8,0.3,2.3
aovlap,1,2,3
adele,4,,,1


lesize,17,,,10,2
lesize,18,,,15,2
esize,0.06
amesh,6
type,2
mat,2
lesize,15,,,5,-2
lesize,16,,,5,-2

amesh,5

/solu
lsel,s,line,,9
lsel,a,line,,10
nsll,s,1
d,all,temp,1570
lsel,all
nsel,all
sfl,1,conv,8,30
sfl,2,conv,8,30
sfl,16,conv,8,30
sfl,18,conv,8,30
allsel
solve

fini
/post1
plnsol,temp

[ 本帖最后由 zhangload 于 2006-9-11 20:52 编辑 ]

andylau436

初始条件的温度（内表面的）不是指明了吗？那我现在只知道内表面的温度，要做瞬态分析，怎么办？

[ 本帖最后由 andylau436 于 2006-9-11 21:12 编辑 ]