ANSYS热分析指南与经典案例(3)

实例2

一圆筒形的罐有一接管,罐外径为3英尺，壁厚为0.2英尺，接管外径为0.5英尺，壁厚为0.1英尺，罐与接管的轴线垂直且接管远离罐的端部。如图所示：

罐内流体温度为华氏450度,与罐壁的对流换热系数年为250BUT/hr-ft2-oF,接管内流体的温度为华氏100度,与管壁的对流换热系数随管壁温度而变。接管与罐为同一种材料，它的热物理性能如下表所示：

求罐与接管的温度分布。 以下分别列出LOG文件及菜单操作

/prep7

/title,Steady-state thermal analysis of pipe junction /units,bin ！使用英制单位 et,1,90

！定义热单元 ！密度

！建立温度表

！导热系数

！比热

mp,dens,1,.285

mptemp,,70,200,300,400,500

mpdata,kxx,1,,8.35/12,8.90/12,9.35/12,9.80/12,10.23/12 mpdata,c,1,,0.133,0.177,0.119,0.122,0.125

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mpdata,hf,2,,426/144,405/144,352/144,275/144,221/144 ！定义几何模型参数 ri1=1.3 ro1=1.5 z1=2

ri2=0.4 ro2=0.5 z2=2

！罐内半径 ！罐外半径 ！罐长

！接管内半径 ！接管外半径 ！接管长

！1/4罐体

！接管对流系数

！建立几何模型 cylind,ri1,ro1,,z1,,90 wprota,0,-90 wpstyl,defa vovlap,1,2

cylind,ri2,ro2,,z2,-90

！将工作平面旋转到垂直于接管轴线

！1/4接管

！将工作平面恢复到默认状态 ！进行OVERLAP布尔操作 ！打开实体编号 ！定义显示角度

/pnum,volu,1 /view,,-3,-1,1

/type,,4 /title, Volumes used in building pipe/tank junction vplot ！显示实体 vdele,3,4,,1 ！划分网格 asel,,loc,z,z1 asel,a,loc,y,0 cm,aremote,area

！选择罐上Z=Z1的面 ！添加选择罐上Y=0的面 ！创建名为AREMOTE的面组

！删除多余实体

/pnum,area,1 /pnum,line,1

/title,lines showing the portion being modeled aplot /noerase lplot /erase accat,all ！组合罐远端的面及线，为映射划分网

！格作准备

lccat,12,7 lccat,10,5 lesize,20,,,4 lesize,40,,,6 lesize,6,,,4 allsel

esize,0.4 mshkey,1

！在接管壁厚方向分4等分 ！在接管长度方向分6等分 ！在罐壁厚方向分4等分 ！选择EVERYTHING ！选择3D映射网格

！设定默认的单元大小

mshape,0,3d

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save

！保存数据文件

！划分网格，产生节点与单元

vmesh,all

/pnum,defa

/title, elements in portion being modeled eplot ！显示单元 finish

！加载求解 /solu antype,static nropt,auto tunif,450 csys,1

！定义为稳态分析

！设置求解选项为Program-chosen

！Newton-Raphson

！设定初始所有节点温度

！变为柱坐标

！选择罐内表面的节点 ！定义对流边界条件

！选择属于AREMOTE面组的节点 ！定义节点温度

！将工作平面旋转到垂直于接管轴线 ！创建局部柱坐标 ！选择接管内壁的节点 ！定义对流边界条件 ！选择EVERYTHING ！显示所有温度约束 ！显示所有对流边界 ！显示节点

！工作平面恢复默认状态 ！变为直角坐标

nsel,s,loc,x,ri1 cmsel,,aremote nsla,,1

d,all,temp,450 wprota,0,-90 cswpla,11,1

nsel,s,loc,x,ri2 allsel

sf,all,conv,250/144,450

！选择AREMOTE面组

sf,all,conv,-2,100 /pbc,temp,,1 /psf,conv,,2

/title,Boundary conditions nplot wpstyle,defa csys,0

autots,on nsubst,50 kbc,0 solve

！打开自动步厂长 ！设定子步数量

！设定为阶越 ！设置输出 ！进行求解

outpr,nsol,last finish

！进入后处理

/post1

/title,Temperature contrours at pipe/tank junction plnsol,temp ！显示温度彩色云图 finish /exit,all

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菜单操作

1、设定标题:Utility Menu>File>Change Title,输入Steady-State analysis of pipe junction,选择

OK;

2、设定单位制:在命令提示行输入/UNITS,BIN;

3、定义单元类型:Main Menu>Preprocesor>Element Type>Add/Edit/Delete,选择Thermal Solid,

Bricck 20 node 90号单元;

4、定义材料属性

(1)Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Constant->Isotropic,默认材料编号1,在

DENSITY框中输入0.285;

(2)Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Temp Dependent->Temp Table,输入温度

70,200,300,400,500;

(3)Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Temp Dependent->Prop Table,选择导热系数

KXX,材料编号为

1,输入与温度表对应的导热系数

8.35/12,8.9/12,9.35/12,9.8/12,10.23/12,选择APPLY;

(4)选择比热C,材料编号为1,输入0.113,0.117,0.119,0.122,0.125,选择APPLY;

(5)选择对流系数HF,材料编号为2,输入426/144,405/144,352/144,275/144, 221/144，选择

OK。

5、定义几何模型参数：Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters,输入

ri1=1.3,ro1=1.5,z1=2,ri2=0.4,ro2=0.5,z2=2;

6、建立几何模型

(1)Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Create>-Volumes->Cylinder>By

Dimensions, Outer radius框中输入ro1,Optional inner radium框中输入ri1,Z coordinates框

中输入0和Z1,Ending angle框中输入90;

(2)Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments,在XY,YZ,ZX框中输入0,-90; (3)Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Create>-Volumes->Cylinder>By

Dimensions; Outer radius框中输入ro2, Optional inner radium框中输入ri2, Z coordinates

框中输入0和Z2,Starting angle框中输入-90,Ending angle框中输入0;

(4)Utility Menu>WorkPlane>Align WP with>Global Cartesian；

7、进行布尔操作:Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Operate>-Booleans->

Overlap >Volumes,选择Pick All；

8、观察几何模型

(1)Utility Menu>PlotCtrls>Numbering,打开volumes;

(2)Utility Menu>PlotCtrls>View Direction, 在Coords of view point框中输入-3,-1,1； 9、 删除多余实体Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Delete>Volume and Below,在命令输

入行输入3,4回车；

10、创建组AREMOTE

(1)Utility Menu>Select>Entities,选择Area, By location, Z Coordinates, 在Min, Max框中

输入Z1,选择APPLY,Y Coordinates, 在Min, Max框中输入0,OK;

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(2)Utility Menu>Select>Comp/Assembly>Create …… 此处隐藏：3879字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……