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2017-05-13 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
模型
一個直徑為0.2m,溫度為500℃的鋼球突然放入溫度為0℃的水中,表面傳熱系數650W/(m2·℃),計算1min后鋼球的溫度場分布和球心溫度隨時間的變化規律。鋼球材
料性能如下:
密度:7800kg/m3、熱導率:70W/(m·℃)、比熱容:448J/(kg·℃)
設置環境
設置分析模塊。本例是溫度分布分析,所以只需要選擇熱分析模塊,這樣就可以把結構分析模塊、電磁場分析模塊和流體分析模塊的菜單都過濾掉。設置如圖
定義單元類型和材料屬性
對于我們的鋼球的熱傳導問題,看似是一個三維問題,但由對稱性可簡化為二維的軸對稱問題,下面我們將進行相關設置。
① 選擇單元類型。如圖:
② 定義軸對稱問題。
③ 定義材料屬性。對于該熱傳導問題,需要定義的材料屬性有:密度:7800kg/m3、 熱導率:70W/(m·℃)、比熱容:448J/(kg·℃),定義方式如圖。
建立模型及網格劃分
① 建立模型。建立模型方法較為簡單,使用如下模塊即可:
② 設定劃分網格密度。按照如下方式劃分網格。
③ 為模型劃分網格。
選擇Pick All即可,最終網格劃分如圖:
定義分析類型
我們的熱傳導問題是非穩態問題,定義為非穩態。
施加初始條件與邊界條件
初始溫度為500℃,邊界為第三類邊界條件,外界溫度為0℃,對流換熱系數650W/(m2·℃)。定義位置如圖。
求解
在這里輸入你的內容,注意不要用退格鍵把所有文字刪除,請保留一個或者用鼠標選取后直接輸入,防止格式錯亂。
① 設置時間與時間步參數。我們計算實際是60s。至于圖中【AUTOTS】的設置是設置為自動時間步長。
設置Stepped和Ramped選項。如果載荷在這個載荷步是恒定的,需要設為Stepped(階躍)選項;如果載荷值隨時間線性變化,則要設定為Ramped(斜坡)選項。對于這里的熱傳導,對流換熱系數恒定,設定為Stepped。
時間積分效果設置。如果將此選項設置為OFF,將進行穩態熱分析。(這里和前面分析類型的設置似乎有重復,但似乎必須這樣設置。)
② 設置輸出控制。對于這里的非穩態問題,要求每一步的結果都予以保留。
③ 求解。
后處理
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① 查看第60秒時刻溫度分布。
讀入結果,如下圖,在【TIME】后的文本框中輸入“60”,即讀入第60秒的數據。
顯示結果,選擇如圖:
得到第60秒時的溫度分布,如圖:
② 查看球心在60秒內溫度變化。
選擇球心點,具體不在詳述。如圖:
圖形具體顯示可通過Utility Menu>PlotCtrls>Style>Graphs>Modify Axes,進行修改。
內外邊界溫度變化如圖:
③ 生成動畫。
通過Utility Menu>PlotCtrls>Animate>Animate Over Time生成動畫,設置如圖
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