2017-05-13  by:CAE仿真在线  来源:互联网

一个直径为0.2m,温度为500℃的钢球突然放入温度为0℃的水中,表面传热系数650W/(m2·℃),计算1min后钢球的温度场分布和球心温度随时间的变化规律。钢球材

料性能如下:

密度:7800kg/m3、热导率:70W/(m·℃)、比热容:448J/(kg·℃)

设置环境

设置分析模块。本例是温度分布分析,所以只需要选择热分析模块,这样就可以把结构分析模块、电磁场分析模块和流体分析模块的菜单都过滤掉。设置如图

定义单元类型和材料属性

对于我们的钢球的热传导问题,看似是一个三维问题,但由对称性可简化为二维的轴对称问题,下面我们将进行相关设置。

① 选择单元类型。如图:

② 定义轴对称问题。

③ 定义材料属性。对于该热传导问题,需要定义的材料属性有:密度:7800kg/m3、 热导率:70W/(m·℃)、比热容:448J/(kg·℃),定义方式如图。

建立模型及网格划分

① 建立模型。建立模型方法较为简单,使用如下模块即可:

② 设定划分网格密度。按照如下方式划分网格。

③ 为模型划分网格。

选择Pick All即可,最终网格划分如图:

定义分析类型

我们的热传导问题是非稳态问题,定义为非稳态。

施加初始条件与边界条件

初始温度为500℃,边界为第三类边界条件,外界温度为0℃,对流换热系数650W/(m2·℃)。定义位置如图。

求解

在这里输入你的内容,注意不要用退格键把所有文字删除,请保留一个或者用鼠标选取后直接输入,防止格式错乱。

① 设置时间与时间步参数。我们计算实际是60s。至于图中【AUTOTS】的设置是设置为自动时间步长。

设置Stepped和Ramped选项。如果载荷在这个载荷步是恒定的,需要设为Stepped(阶跃)选项;如果载荷值随时间线性变化,则要设定为Ramped(斜坡)选项。对于这里的热传导,对流换热系数恒定,设定为Stepped。

时间积分效果设置。如果将此选项设置为OFF,将进行稳态热分析。(这里和前面分析类型的设置似乎有重复,但似乎必须这样设置。)

② 设置输出控制。对于这里的非稳态问题,要求每一步的结果都予以保留。

③ 求解。

后处理

在这里输入你的内容,注意不要用退格键把所有文字删除,请保留一个或者用鼠标选取后直接输入,防止格式错乱。

① 查看第60秒时刻温度分布。

读入结果,如下图,在【TIME】后的文本框中输入“60”,即读入第60秒的数据。

显示结果,选择如图:

得到第60秒时的温度分布,如图:

② 查看球心在60秒内温度变化。

选择球心点,具体不在详述。如图:

图形具体显示可通过Utility Menu>PlotCtrls>Style>Graphs>Modify Axes,进行修改。

内外边界温度变化如图:

③ 生成动画。

通过Utility Menu>PlotCtrls>Animate>Animate Over Time生成动画,设置如图

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