2D矩形板的稳态热对流的自适应分析(GUI).docx

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1、21)矩形板的稳态热对流的自适应分析(GUI)一个2D矩形区域的稳态热对流见图8-2,模型的参数见表8-1,由于在AB边上的外界温度为Z)=100C,而在BC边上的外界温度为7；=0,则在它们的交点处(即B点)，会出现一个奇异区，在BE区间将有温度的高梯度的跨越，因此，要求采用自适应网格划分进行多次分析，最后得到一个满足计算精度要求的温度计算结果。表8-12D矩形区域的稳态热对流计算模型的参数材料性能几何参数边界条件热传导系数k=52.0W/(11)OC)热对流系数h=750.0W/(m2oC)a=1.0mb=0.6md=0.2mTo=1000CTa=0解答：采用2D的计算模型，使用传热计算的

2、平面单元2-DThermalSolidElements(PLANE55),采用自适应ADAPT命令来进行网格划分(不多于10次划分)，控制的传热能量模数(thermalenergynorm)的计算精度为5%。建模要点：首先定义分析类型，对于稳态传热分析，设置antype,static,并选取热分析单元,输入材料的热传导系数；建立对应几何关键点，注意给出需要关注的高梯度区域的E点，连点成线，再连线成面;定义热边界条件，包括给定边界温度，边界的对流系数；设定自适应网格划分，不多于io次划分，或精度误差在5%以内；在后处理中，用命令*get来提取相应位置的计算分析结果。最后将计算结果与参考文献所给出

3、的解析结果进行比较，见表82。表82ANSYS模型与文献解析结果的比较Reference8.2(1)的结果ANSYS计算结果两种结果之比T/(在E点)18.318.20.995Reference8.2(1)：NAFEMS,TheStandardNAFEMSBenchmarks,Rev.No.TSNB.NationalEngineering1.aboratory,E.Kilbride.Glasgow,UK,1989,TestNo.T4.给出的基于图形界面的交互式操作（StePbySteP）过程如下。（1）进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）程序-ANSYS-ANSYSInteractive-

4、*WorkingClireCtOry（设置工作目录）-Initialjobname:thermalRectangle（设置工作文件名）*-*heat-Run-OK（2）设置计算类型ANSYSMainMenu：Preferences.-Thermal_*OK（3）定义单元类缎ANSYSMainMenu：Preprocessor-ElementType-*Add/Edit/Delete.-*Add.-*ThermalSolid:Quad4node55-*OK（返回到EIementTypeS窗口）Close（4）定义材料参数ANSYSMainMenu:Preprocessor-*MaterialPr

5、ops-*MaterialModels-*Thermal-*Conductivity-Isotropic-inputKXX:52.0（定义导热系数）-OK-Close（关闭材料定义窗口）生成几何模型ANSYSMainMenu：Preprocessor-*Modeling-*Create-*Keypoints-InActiveCS-*NPTKeypointnumber：1X,YZLocationinactiveCSt0,0.0-*Apply-*同样输入其余4个关键点坐标，坐标分别为（0.6.0）,（0.6,1.0）,（0,1.0）,（0.6.0.2）-OK-Lines-*Lines*Straig

6、htLine分别连接各关键点（If2）、（2-*5）、（5*3）、（3*4）、（4-*1）-OKiAreaSiArbitrary-*ByLine-选择所有的直线OK（6）模型加约束ANSYSUtilityMenu：PIotCtrIs-Numbering.（出现PlotNumberingControl对话框）KP：OnLINE：On-*OKANSYSMainMenu-Preprocessor-*LoadsDefineLoadsApply-*Thermal-Temperature-OnKeypoints-点击关键点1-OK（出现APPlyTEMPOnKeyPoinIS对话框）-Lab2:TEMPI

7、VALUE:100xKEXPND:Yes-Apply一点击关健点2OK（出现APPIyTEMPonKeyPoimS对话框）-*Lab2:TEMP：VALUE:100jKEXPND1Yes-*OKANSYSMainMenu：Preprocessor-Loads-*DefineLoadsApply-*Thermal-*Convection-OnLines一点击直线2（L2）-*OK（出现ADDlYCONVOnLineS对。框VALI:750.0；VAL2I:0.0OK-*OnLines（MainMenu下）-*点击直线3（L3）-OK（出现ApplyCONVonLines对话框）-VALI:750

8、：VAL2I:0.0-OK-OnLines（MainMenu卜）-*点击直线4（L4）-OK（出现APPIyCONVonLineS对话框）-VALI:750.0tVAL2I:O1O-OK（7）自适应网格划分求解ANSYSMainMenu：Solution-*Solve-*AdaptiveMesh（J5AdaptiveMeshingandSolution对话框）一NSOL:IOjTTARGT:二；FACMN：0i2jFACMX:1_-*OK（8）后处理及结果显示显示温度云图ANSYSMainMenu：GeneralPostproc-PlotResults-ContourPlot-*NodalSo

9、lu（出现ContourNodalSolutionData对话框）-*DOFSolutionNodalTemperature-OK（显示节点温度）列出模型E点处的温度ANSYSUtilityMenu：Select-*Entities.（出现SelectEntities对话框）T在第一个下拉菜单中选择KeyPoints-OK（MSelectKeyPoints对话框）一输入数字5-OKANSYSUtilityMenu：Select-Entities（出现SeleCtEntities对话框）T在两个下拉菜单中分别选择Nodes、AlIaChedio；点中KeyPOintS-*OK（出现SeleCtK

10、eyPOimS对话框）-输入数字5TOKANSYSUtilityMenu：Numbering.（出现PIOlNUmberingConIroI对话椎）-*NODE：On-*OK（出现所选择节点的编号30）ANSYSUtilityMenu：Parameters-*GetScalarData.（出现GetScalarData对话框）-*选择Resultdata.Nodalresults_*OK（出现GetNodalresultsData对话框）-*Name：TEMPI;NodenumberNj30Resultsdatatoberetrieved：DOFsolutionyTemperatureTEMP

11、_*OKANSYSUtilityMenu：List-Status-*Parameters-*AllParameters（显示所有计算结果）（9）退出系统ANSYSUtilityMenu：File-*Exit-SaveEverything-OK【WYS算例】8.2(2)21)矩形板的稳态热对流的自适应分析(命令流)针对【ANSYS算例】8.2(1)的GUl操作，提供完整的命令流。解答：给出的命令流如下。!%ANSYS算例8.2(2)%begin%/PREP7!进入前处理ANTYPE.STATIC!设置分析类型为静(稳)态分析ET,1,PLANE55!选取单元类型1(平面传热单元)MRKXX,1,

12、52.0!定义材料的热传导系数(KXX=52)KJ!定义第1号几何点(0,0)K.2.6!定义第2号几何点(0.6,0)K,3,.6,l0!定义第3号几何点(061.0)KA,1.0!定义第4号几何点(0,1)K,5.6,.2!定义第5号几何点(060.2)1.J,2!生成线，由1号几何点与2号几何点1.2.5!生成线，由2号几何点与5号几何点1.53!生成线，由5号几何点与3号几何点1.3,4!生成线，由3号几何点与4号几何点1.Al!生成线，由4号几何点与1号几何点AL,ALL!生成面，由所有的线DK.1.TEMR100.1!在几何点1处定义温度(IO0),后一个1表示作标记DK,2.TE

13、MR100,l!在几何点2处定义温度(IOo)SFL,2,CONV,750.0,0.0!在几何线2上施加热对流条件，系数为750.0SFL,3,CONV,750.0,0.0!在几何线3上施加热对流条件，系数为750.0SFL,4,CONV,750.0,0.0!在几何线4上施加热对流条件，系数为750.0FINISH!前处理结束ADAPTjO,5,021!进行网格自适应划分,并求解,控制误差在5%以内，!或10次循环以内,网格最小最大尺寸调整因子0.2.1/POSTi!进入一般的后处理(稳态)PLNSOL.TEMP!显示计算的温度分布云图*GET,TEPC.PRERR.TEPC!获取传热计算的能量模的误差参数，并赋值给TEPCKSEL,“5!选择编号为5的几何点NSLK!选择附属在几何点上的节点*GET,N1,NODE,NUM,MAX!在所选择节点中，获取最大节点编号，赋值给Nl*GET,TEMP1.NODE,N1,TEMP!获取Nl节点上的温度值ALLSEL,ALL!选择所有对象*status,parm!列出所有参数的实际内容!%ANSYS算例8.2(2)%end%