ANSYS傳熱分析入門(mén)實(shí)例（轉(zhuǎn)載）

2017-06-06 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

本實(shí)例屬于A(yíng)NSYS入門(mén)級(jí)仿真案例,適合初學(xué)者參考學(xué)習(xí)。

問(wèn)題描述:

用實(shí)驗(yàn)和有限元方法求解一杯熱水在房間中冷卻過(guò)程的溫度變化情況。恒溫24.5度的房間內(nèi)放置有初始溫度為71.5度的一杯熱水,分析傳熱冷卻過(guò)程中一小時(shí)內(nèi)水溫隨時(shí)間的變化情況。忽略紙杯熱傳遞的影響,只考慮水與空氣的對(duì)流傳熱。

模型數(shù)據(jù):

幾何模型(mm)

模型參數(shù)

幾何尺寸:如左圖標(biāo)記材料類(lèi)型:純凈水

材料屬性:傳熱系數(shù)k=0.61W/(m·℃)密度:=996kg/m3比熱容:=4185J/(kg·℃)

邊界條件:空氣對(duì)流系數(shù)=7W/(m2·℃)環(huán)境溫度=24.5℃ 初始溫度=71.5℃

一、實(shí)驗(yàn)

使用紙杯盛滿(mǎn)熱水,初始溫度為71.5℃,將其放置在24.5℃的常溫環(huán)境中,使用量程為0-100℃的溫度計(jì)每隔300秒測(cè)量一次溫度。測(cè)量點(diǎn)在杯底邊線(xiàn)處。

實(shí)驗(yàn)情況:

結(jié)果:

二、有限元仿真

ANSYS命令流:

/PREP7

R1=0.025 !水杯下端半徑(M)

R2=0.032 !水杯上端半徑

H=0.07 !水杯高度

Hair=7 !空氣對(duì)流系數(shù)W/(M2*C)

Tair=24.5 !環(huán)境溫度

Twater=71.5 !水初始溫度

ET,1,SOLID87 !定義熱力學(xué)單元

MP,KXX,1,0.61 !水的熱學(xué)屬性

MP,DENS,1,996

MP,C,1,4185

CONE,R1,R2,0,H,0,360, !幾何建模

ESIZE,0.006 !單元?jiǎng)澐执笮?

VMESH,ALL !網(wǎng)格劃分

/SOLU

ANTYPE,TRANS !瞬態(tài)分析類(lèi)型

IC,ALL,TEMP,Twater !初始溫度設(shè)定

SFA,ALL,,CONV,Hair, ,Tair !加載對(duì)流邊界

TIME,3600 !分析時(shí)間及分析步設(shè)定

AUTOTS,0 !關(guān)閉自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)

NSUBST,12 !12個(gè)子步

KBC,0 !階躍加載

OUTRES,ALL,1 !每一步均儲(chǔ)存數(shù)據(jù)結(jié)果

SOLVE

/POST1

PLNSOL,TEMP !最終溫度分布云圖

FINI

/POST26

NSOL,2,49,TEMP,, TEMP_2, !查看節(jié)點(diǎn)溫度變量2隨時(shí)間變化趨勢(shì)

XVAR,1 !定義X軸為時(shí)間

PLVAR,2 !變量2繪圖

結(jié)果:

3600秒時(shí)溫度分布云圖

溫度時(shí)間歷程曲線(xiàn)(底面邊線(xiàn)某節(jié)點(diǎn))

ANSYS傳熱分析入門(mén)實(shí)例ansys培訓(xùn)的效果圖片5

三、誤差分析

整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)如下表。發(fā)現(xiàn)誤差在0-8.2%范圍內(nèi)。

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試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算存在較大偏差主要原因是:

1、理論計(jì)算用的對(duì)流系數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)際對(duì)流系數(shù)可能存在較大差異,對(duì)流系數(shù)對(duì)傳熱的影響非常敏感。

2、有限元仿真計(jì)算未考慮紙杯對(duì)其散熱的影響。

3、溫度測(cè)量誤差(時(shí)間記錄誤差、讀數(shù)誤差、溫度計(jì)誤差)

考慮到有些朋友只對(duì)Ansys Workbench熟悉,小編對(duì)本案例還做了Workbench仿真。有木有感動(dòng)啊?別說(shuō)太多,只需點(diǎn)個(gè)Zan就夠了,覺(jué)得文章不錯(cuò)麻煩多多Share,forward and reward ^_^

WB仿真截圖: