ansys 热力学分析

1楼ANSYS过来人给初学ANSYS者的建议和学习方向根据最近经常有ANSYS初学者咨询我相关问题汇总，可能也是大家普遍关心的问题，下面来一一解答。一、ANSYS和Workbench是什么关系？大家都基本知道ANSYS.答：对于大多数初学者，普遍知道的ANSYS都是指，ANSYS经典版本，简单说就是指一打开是黑色截面的那个。而Workbench是ANSYS公司早几年就发展的一个方向，目的是想把ANSYS公司的所有软件包括它收购的软件，都整合在一个工作平台上来，当然也就包括ANSYS经典版本，还有很多其他软件，比如CFXFluentCFD等等，都集成在一起，方便工程师对数据及分析结果的相互传输及应用。功能强大，能在同一个平台下解决诸多工程实际仿真模拟问题，这也是目前所有工程应用软件发展的一个方向，所以工程上应用ANSYSWorkbench的人是越来越多，这也是我们所必须的和需要的，因为ANSYS公司现在基本的重心一年前已经开始就放在Workbench平台上。对于即将毕业的同学，希望毕业后从事ANSYSFEA方向的工作，尽早开始学Workbench,现在大多数公司都在使用ANSYSWorkbench，而不是ANSY经典版本，早做好准备，也为自己以后毕业找到一份称心的工作增加砝码。二、谈谈已经有一定ANSYS基础的学员，可能ANSYS经典版本用过了，但是目前对ANSYWorkbench还不够了解，常见的咨询得比较的问题，我整理了如下：本人学习经典版本已有多年，用Workbench已四年多了。下面简单谈谈个人对ANSYS经典版本与ANSYSWorkbench的理解，希望对初学者具有一定的借鉴作用，少走弯路。首先，回答网友们经常问的一个问题：问题是：用经典版本的时候，遇到从其它CAD软件（Pro/E,Solidworks,Ug等），建好的模型导入ANSYS的时候，经常会出现丢线、丢面或丢体等现象。遇到这个问题，而在经典版本里面对模型处理起来又非常困难。有的时候，几乎是无法进一步操作，比如：有的时候布尔运算是无法进行的。以前，我用经典的时候，也经常遇到过类似问题。目前最好的解决办法是：将目前常用的CAD软件（Pro/E,Solidworks,Ug等）与ANSYSWorkbench进行无缝连接。在安装的时候，将CAD软件与ANSYSWorkbench配置好。再进入CAD（Pro/E,Solidworks,Ug等）软件界面的时候，在界面上就出现了ANSYS按钮，当建模好之后，只要点击ANSYS即可进入ANSYSWorkbench了。即使比较复杂的模型，也不会出现丢失线面体等现象。当然，其实目前ANSYSWorkbench的接口能力无可置疑，即使没有进行无缝配置，通过x_t,iges,sat等导入Workbench，绝大多数情况也不会出现丢失先面体现象的。其次，本人推荐大家学习ANSYSWorkbench的理由有以下几点：1，与CAD软件的接口方面：ANSYSWorkbench比经典版本方便了不知道多少倍，用过的人应该知道，即使你没有按照上面所说的与CAD软件进行无缝连接，通过x_t,iges,sat等导入,绝大多数情况也不会出现丢失线面体现象。2，模型的处理能方面：从CAD导入的模型，由于某些需要，如接触问题，经常会希望进行一下修改。这在ANSYSWorkbench的DM里面，处理起来也非常方便的，一个projectionorimprint等就可以方便的实现在经典里面很麻烦的操作。3，网格划分方面，由于ANSYS收购了专业的网格划分软件gambit，现在已经集成到了里面，网格划分也比经典版本强多了。以前无法进行六面体划分的，现在也能够很容易划分。4，后处理功能方面，结果的显示也比经典方便多了。最后，我个人对学习ANSYS用户的建议：1，对于现在还在用ANSYS经典版本的用户来说：个人建议慢慢开始学习下Workbench，因为对于已经学习了ANSYS的用户来说，现在来学Workbench也不难。而且，从长远来看，ANSYS公司主要集中精力发展Workbench了。ANSYS公司收购了那么多软件，现在都集成在了一起，这样对需要做热、结构、磁场等多方面耦合来说，现在方便许多了。而目前为什么还存在经典版本的，主要是为了满足熟悉了APDL的用户，不过这一点也不用担心，ANSYSWorkbench下一个版本或再一个版本应该就会融合进来了。2，对于目前打算学习ANSYS的初学者来说：毫无疑问，肯定一开始就要学习ANSYSWorkbench了。希望以上介绍，对ANSYS初学者或还是已经有一定基础的学员有一定的帮助作用。为了学员们方便学习，专业出售ANSYS官方最新完整版资料：1，ANSYSWorkbench12.1官方中文培训教程【完整版】；2，ANSYSWorkbench12.0官方英文培训教程【完整版】；3，ANSYS12.1有限元分析软件及安装方法；4，ANSYS13.1有限元分析软件及安装方法；5，ANSYS分析指南【官方完整版，共13册】；6，ANSYS高级非线性培训手册；7，ANSYSWorkbench热分析及热结构电耦合分析；8，ANSYSWorkbench9.0电磁学官方教程【英文版】；9，Ansys_Workbench_电磁阀磁场分析；10，结合CFX与ANSYSWorkbench流固耦合简单实例；11，ANSYSFLUENT官方培训教程【完整版】；12，ANSYSWorkbench官方疲劳培训资料；13，长期专业代做ANSYS分析fluent分析机械结构(热)应力耦合强度疲劳单元类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，然后，对于每一种单元类型，每个节点有多少个自由度，它包含哪些特性，能够在哪些条件下使用，在ANSYS的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。.1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？这个比较容易理解。杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。_梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于：1)beam3是2D的梁单元，只能解决2维的问题。2)beam4是3D的梁单元，可以解决3维的空间梁问题。3)beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。实际工程中常用的shell单元有shell63,shell93。shell63是四节点的shell单元(可以退化为三角形)，shell93是带中间节点的四边形shell单元(可以退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点，计算精度比shell63更高，但是由于节点数目比shell63多，计算量会增大。对于一般的问题，选用shell63就足够了。除了shell63,shell93之外，还有很多其他的shell单元，譬如shell91,shell131，shell163等等，这些单元有的是用于多层铺层材料的，有的是用于结构显示动力学分析的，一般新手很少涉及到。通常情况下，shell63单元就够用了。.实体单元的选择。实体单元类型也比较多，实体单元也是实际工程中使用最多的单元类型。常用的实体单元类型有solid45,其中把solid45,solid185可以归为第一类，他们都是六面体单元，都可以退化为四面体和棱柱体，单元的主要功能基本相同,(SOLID185还可以用于不可压缩超弹性材料)。Solid92,solid187可以归为第二类，他们都是带中间节点的四面体单元，单元的主要功能基本相同。实际选用单元类型的时候，到底是选择第一类还是选择第二类呢？也就是到底是选用六面体还是带中间节点的四面体呢？如果所分析的结构比较简单，可以很方便的全部划分为六面体单元，或者绝大部分是六面体，只含有少量四面体和棱柱体，此时，应该选用第一类单元，也就是选用六面体单元；如果所分析的结构比较复杂，难以划分出六面体，应该选用第二类单元，也就是带中间节点的四面体单元。新手最容易犯的一个错误就是选用了第一类单元类型(六面体单元)，但是，在划分网格的时候，由于结构比较复杂，六面体划分不出来，单元全部被划分成了四面体，也就是退化的六面体单元，这种情况，计算出来的结果的精度是非常糟糕的，有时候即使你把单元划分的很细，计算精度也很差，这种情况是绝对要避免的。0d6y+dJ/Z$_;F六面体单元和带中间节点的四面体单元的计算精度都是很高的，他们的区别在于：一个六面体单元只有8个节点，计算规模小，但是复杂的结构很难划分出好的六面体单元，带中间节点的四面体单元恰好相反，不管结构多么复杂，总能轻易地划分出四面体，但是，由于每个单元有10个节点，总节点数比较多，计算量会增大很多。9o,O,I#i2[,Q5W1[前面把常用的实体单元类型归为2类了，对于同一类型中的单元，应该选哪一种呢？通常情况下，同一个类型中，各种不同的单元，计算精度几乎没有什么明显的差别。选取的基本原则是优先选用编号高的单元。比如第一类中，应该优先选用solid185。第二类里面应该优先选用solid187。ANSYS的单元类型是在不断发展和改进的，同样功能的单元，编号大的往往意味着在某些方面有优化或者增强。`,G5{6?9\6i6Q-E对于实体单元，总结起来就一句话：复杂的结构用带中间节点的四面体，优选solid187，简单的结构用六面体单元，优选solid1851楼第一章简介一、热分析的目的热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量〕等。热分析在许多工程应用中扮演重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。二、ANSYS的热分析·在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五种产品中包含热分析功能,其中ANSYS/FLOTRAN不含相变热分析。·ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的温度，并导出其它热物理参数。·ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。此外，还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。三、ANSYS热分析分类·稳态传热：系统的温度场不随时间变化·瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化四、耦合分析·热－结构耦合·热－流体耦合·热－电耦合·热－磁耦合·热－电－磁－结构耦合等第二章基础知识一、符号与单位项目国际单位英制单位ANSYS代号长度mft时间ss质量Kglbm温度℃oF力Nlbf能量（热量）JBTU功率（热流率）WBTU/sec热流密度W/m2BTU/sec-ft2生热速率W/m3BTU/sec-ft3导热系数W/m-℃BTU/sec-ft-oFKXX对流系数W/m2-℃BTU/sec-ft2-oFHF密度Kg/m3lbm/ft3DENS比热J/Kg-℃BTU/lbm-oFC焓J/m3BTU/ft3ENTH二、传热学经典理论回顾热分析遵循热力学第一定律，即能量守恒定律:l对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出〕PEKEUWQDDD=-式中:Q——热量;W——作功;DU——系统内能;DKE——系统动能；DPE——系统势能；l对于大多数工程传热问题：0＝＝PEKEDD；l通常考虑没有做功：0=W,则：UQD=；l对于稳态热分析：0=D=UQ，即流入系统的热量等于流出的热量；l对于瞬态热分析：dtdUq=，即流入或流出