ALGOR热分析-体对体辐射热分析

ALGOR热分析-体对体辐射热分析ALGOR热分析-体对体辐射热分析ALGOR中国工程技术中心ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析问题描述如下图所示：0.8米立方体盒子里面装有一直径为0.5米的球壳，盒内环境接近真空，盒子的一个侧面保持150oC的恒温，环境温度是-80oC，盒子和球壳的热传导率均为3W/moC,盒子和球的壁厚都为0.001米，球的辐射率为0.5，盒子的辐射率为0.8。ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析进入FEAEditor•本例在FEMPRO中直接建模•进入ALGOR•开始FEMPRO模型：−File-New，选择FEAModel，分析类型设定为SteadyStateHeatTransfer，New−指定子目录和文件名BodyRad，保存−修改单位系统（Tools-Units）为国际单位制SIALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析创建球体构造线•在XY平面建立圆，点击CirclebyCenterandRadius按钮，输入圆心点（0,0,0.1),回车，输入圆周点(0,0.25,0.1),回车，输入圆面上一点(1,0,0.1),回车，点击Apply，关闭框。•View-Orientation-XYTop,调整视图。ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析分割圆周•选择模式“点选＋构造对象”，选中圆周线，点击按钮DivideSelectedEntity，弹出DivideLines对话框。•输入分割数2，点击OK。ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析生成网格线•Mesh-StructuredMesh-DivideOneObject,出现ObjectMeshSetup对话框。•输入AA’=7，选中上半圆弧，点击Apply，关闭框。ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析旋转生成球体网格•在左侧树式管理器中选中对象DivideOneObject1，右击鼠标，选择RotateorCopy。•如图设置对话框，点击OK。ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析创建盒子网格•创建矩形网格-隐藏Part1，选中Part1，右击鼠标，选择Hide。-选择“Mesh:-StructuredMesh-4PointRectangular...”命令，设置“Part:”为2，依次输入如下坐标点并回车：(-0.4,-0.4,0.4),(-0.4,0.4,0.4),(0.4,0.4,0.4)，(0.4,-0.4,0.4)。设置分割数“AB:”和“BC:”为7，点击“Apply”，关闭框ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析•拷贝矩形网格-在树式管理器中选择对象4-PointMesh3，右击鼠标，选择MoveorCopy。-选中Move，Copy，取消Join，拷贝份数输入1，总距离输入0.8，方向选择DZ并点击ReverseDirection（反向），OK创建盒子网格ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析•创建盒子的其余四个面-调整视图到合适的方向，-选择“Mesh:-StructuredMesh-4PointRectangular...”命令，设置“Part:”为2，设置分割数“AB:”和“BC:”为7，用鼠标依次点选图示四个角点，然后点击Apply-同样的方法生成其余三个面的网格创建盒子网格ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析•修改面号-需要将施加温度载荷的面单独定义一个面号-调整视图方向：View-Orientation-XYTop，选择模式“框选＋线”，框选模型最左边的线，右击鼠标，选择ModifyAttributes，输入Surface号为2，OK。创建盒子网格ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析•修改面号（续）-隐藏Part2\Surface1,调整视图方向为YZRight，选择周边的线，右击鼠标，选择ModifyAttributes，输入Surface号为1，OK。-显示所有的模型：选中Part2的Surfaces，右击鼠标，选择ShowAllSurfaces，选中Part，右击鼠标，选择ShowAllParts。说明:板单元的面载荷，由单元的面号决定，板单元的面号由组成板单元线的最高面号决定。如果不进行如上操作，则盒子左端所有线的面号为2，其余线的面号都为1,所以板单元面号为2。若在左端面施加面载荷,则与其相邻面的第一层单元都将被施加面载荷，这与实际情况不符合。创建盒子网格ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析单元设置•单元类型：两个Part均设置为Plate。•单元定义：两个Part一样。单元厚度0.001，方向点(0,0,0.1)。方向点定义了板单元的上下表面，位于方向点一侧的面为下表面。•定义材料性能：两个Part一样，设置“Thermalconductivity”为3。ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析定义体对体辐射•在不选中任何对象的情况下在图形显示区任意区域（模型上方除外），右击鼠标选择“Body-to-BodyRadiation...”，进入体对体辐射定义界面。•点击“DefineSurfaces...”，进入Surface的定义框。•定义Surface1：点击“AddSurface”，进入Surface1定义框，在出现的对话框中将“Partnumber”选择为1,“Surfacenumber”选择为“ALL”，在“Plateelementside”中选择“Both”，点击OK•定义Surface1辐射率：指定“Temperatureindependentemissivity”数值为0.5。ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析定义体对体辐射•定义Surface2：点击“AddSurface”进入Surface2定义框，在出现的对话框中将“Partnumber”选择为2,将“Surfacenumber”选择为“ALL”，在“Plateelementside”下拉式菜单中选择“Bottom”，点击“OK”。•定义Surface2辐射率。指定“Temperatureindependentemissivity”数值为0.8。•点击OK，完成Surface定义。ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析定义体对体辐射•定义辐射区。点击“Enclosures”面板中的“AddSurface”，在弹出的窗口中选择Surface1，点击OK。再一次点击“AddSurface”选择Surface2，点击OK。•设置辐射区中障碍物的影响。在“Enclosures”面板中设置“Shadowing”为“Included”•设置环境温度。在“Ambienttemperature”中选择“Time-independent”选项，设置“Ambienttemperaturevalue”值为“-80”。(注：严格的说，对于类似本例题的封闭的系统并不需要输入环境温度。但是在数值计算中由于计算误差可视因子之和可能不精确等于1，所以施加了环境温度)。•点击OK完成辐射定义ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析•选择Part2的Surface2，右击鼠标选择“Add:SurfaceConvectionLoad...”，如下图所示，设置“TemperatureIndependentConvectionCoefficient”为1000，设置“Temperature”为150，选中“Applyloadtobothsides”点击“OK”。说明：施加大的对流换热系数是为了保持面温度值为恒值。•施加辐射载荷：选择Part2的Surface1，右击鼠标选择“Add:SurfaceRadiationLoad...”，设置“Function”为0.8，设置“Temperature”为-80，点击“OK”。定义盒子边界条件ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析设置分析参数•在数式管理器中选择AnalysisType，右击鼠标选择“ModifyAnalysisParameters...”选项，进入求解参数设置对话框。•设置默认节点温度：在”Options”面板中设置默认节点温度为60，其目的是加速收敛•高级设置（非线性设置）−进入Advanced面板进行设置−激活Perform选框−在“Criteria”中选择“StopwhencorrectivenormE1−“Maximumnumberofiterations”：设置为90−“Correctivetolerance”：设置为0.5−“Relaxationparameter”：设置为0.3−点击OK，完成设置。ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析非线性迭代过程的说明•在模型中包括体对体辐射的时候，修正范数容差被应用于温度（T）和热通量（Q）。•本例中修正范数容差被设定为0.5，但由于热通量修正范数小于0.5需要更多的迭代，因此到收敛的时候温度修正范数为0.01717，远远小于0.5，因此结果具有较高的精度。ALGOR--ALGOR--ALGOR热分析-体对体辐射热分析求解•点击“Analysis:PerformAnalysis...”,进行求解。ALGOR--ALGOR--