ansys workbench仿真传热方程
最新ANSYS-Workbench-Fluent流固耦合传热及热结构分析ppt课件
• “它们所带给人类社会的恐惧，早已超越了人类认 知的界限和人类对科学成果的接纳空间”。
一、研究概况
• “嵌合体”是在生物界非常普遍的自然现象。 • 孪生子在同一个子宫中发育时会发生细胞交流，大多
(4)生产移植器官 人兔胚胎嵌合体：将来发育成某种特定器官，如能克 服免疫排斥反应，有望用于器官移植。
四、嵌合体研究存在的问题
1、嵌合体组织器宫的特异抗原性
在种内动物嵌合体制备过程中发现，不管是两种胚胎， 还是多种胚胎制成的嵌合胚胎，细胞间均能协调的 生长发育，不发生免疫排斥现象。但是，无论是进 行供体-供体、供体-受体动物间，还是进行嵌合体供体、嵌合体-受体动物间的组织或器官移植，均会 发生强烈的免疫排斥反应。
三、应用前景
(2)研究性分化机理
利用嵌合体可以研究性别分化以及参与性分化的细胞 及其规律。
(3)孤雌生殖
• 利用嵌合体技术，己获得了孤雌生殖小鼠。 • 铃木达行等（1998）通过聚合从日本红牛获取的卵
母细胞的孤雌生殖二倍体胚胎和用荷斯坦母牛卵母 细胞进行IVF的胚胎，获得2死1活3头嵌合体犊牛。
三、应用前景
三、应用前景
3.在动物生产中的应用
(1)人工制造有特殊经济价值的个体 对水貂、狐狸、绒鼠等毛皮动物，利用胚胎嵌合体技 术可以获得用交配或杂交法不能获得的毛皮花色类 型。
(2)种间移植 用于分析胎儿与母体的相互关系，如将斑马的受精卵， 移植到马体内生产斑马（拯救珍稀濒危动物）。
三、应用前景
(3)可作为外源基因的导入方法 把外源目的基因先导入干细胞，再通过胚胎干细胞介 导法将目的基因转入胚胎，这是转基因动物生产中基 因导入的一种重要手段。
ANSYS workbench核工业多相流动和传热
― 用户扩展到几乎所有的蒸汽发电公司
― 所有主要的OEM都是ANSYS的用户
― 几乎所有的核电厂配套设施主要设备的开发过程中都使用过
ANSYS软件
― 美国及其它的监管机构都是用ANSYS软件
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© 2017 ANSYS, Inc.
August 3, 2017
ANSYS UGM 2017
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ANSYS 与核工业
Facility located at IRSN Saclay
Volume: 7 m3, height: 4.8 m Wall temperature controlled Test 101: depressurization test
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© 2017 ANSYS, Inc.
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ANSYS UGM 2017
硼稀释
• 欧盟的EUBORA和FLOWMIX-R项目使用ANSYS Fluent产品 • ANSYS-CFX被应用在VVER-1000机组的相关分析中 • 该分析需要模拟完整的一回路系统，要求能够合理模拟硼在冷
同时能够直接打开和编辑其它商业软件的几何文件网格网格划分难度大需要灵活的网格划分策略turbogrid短时间内对复杂的叶片和叶栅通道自动生成高质量的结构化网格fluentmeshing使用网格包裹技术针对大规模复杂网格生成高质量的网格文件求解器计算规模大流场复杂多数情况下涉及到多物理场耦合ansysworkbench协同仿真平台能够快速完成不同软件之间的数据传递实现多物理场间的单向和双向耦合11august32017ansysugm2017?2017ansysinc
ANSYS_WORKBENCH热分析
B. 装配体 – 实体接触
• 当导入实体零件组成的装配体时，实体间的接触区将 会被自动创建。
• 面－面接触允许实体零件间的边界上不匹配的网格。
– 接触实现了装配体中零件间的传热。
ANSYS License DesignSpace Entra De signS pa ce P rofe ssi ona l S tru ctu ra l M e cha nica l/M ulti physics
ANSYS License DesignSpace Entra De si gnS pa ce P rofe ssiona l S tructura l M e cha ni ca l /M ultiphysics
Availability
x x
x
… 装配体 – 接触区
• 正如前面的幻灯片所提到的，热量在接触区内沿着接 触法向流动
Initially Touching
Inside Pinball Region Outside Pinball Region
Yes
Yes
No
Yes
Yes
No
Yes
No
No
Yes
No
No
– 接触的 pinball 区域由程序自动定义并被设置一个相对较小的 值，以调和模型中可能出现的小间隙。pinball 区域将在下一
不接触，零件间将不会互相传热。
– 基于不同的接触类型，将热量是否会在接触面和目标面间传 递总结如下：
Contact Type
Bonded No Separation Rough F ric t ionles s
Heat Transfer Betw een Parts in Contact Region?
ansysworkbench热分析研究教程
6-1A.几何模型B.组件-实体接触C.热载荷D.求解选项E.结果和后处理F. 作业6.1• 本节描述地应用一般都能在ANSYS DesignSpaceEntra或更高版本中使用，除了ANSYSStructural• 提示：在ANSYS 热分析地培训中包含了包括热瞬态分析地高级分析K T T= Q T –在稳态分析中不考虑瞬态影响–[K]可以是一个常量或是温度地函数–{Q}可以是一个常量或是温度地函数• 固体内部地热流（Fourier’s Law）是[K]地基础；• 热通量、热流率、以及对流在{Q}为边界条件；•对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关•在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要地.–体、面、线•线实体地截面和轴向在DesignModeler中定义• 热分析里不可以使用点质量（PointMass）地特性•壳体和线体假设：–壳体：没有厚度方向上地温度梯度–线体：没有厚度变化，假设在截面上是一个常量温度• 但在线实体地轴向仍有温度变化唯一需要地材料特性是导热性（ThermalConductivity）•Thermal Conductivity在Engineering Data中输入•温度相关地导热性以表格形式输入若存在任何地温度相关地材料特性，就将导致非线性求解.–如果部件间初始就没有接触，那么就不会发生热传导（见下面对pinball地解释）.–总结：–Pinball区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义地，同时还给了一个相对较小地值来适应模型里地小间距.• 默认情况下，假设部件间是完美地热接触传导，意味着界面上不会发生温度实际情况下，有些条件削弱了完美地热接触传导：TTx⋅ (T q = TCC target - T conta ct – 式中T contact 是一个接触节点上地温度， T target 是对应目标节点上地温度–默认情况下，基于模型中定义地最大材料导热性KXX 和整个几何边界框地对角线ASMDIAG ，TCC 被赋以一个相对较大地值.TCC = KXX ⋅10,000/ ASMDIAG– 这实质上为部件间提供了一个完美接触传导• 在ANSYS Professional或更高版本，用户可以为纯罚函数和增广拉格朗日方程定义一个有限热接触传导（TCC）.–在细节窗口，为每个接触域指定TCC输入值–如果已知接触热阻，那么它地相反数除以接触面积就可得到TCC值–Spotweld在CAD软件中进行定义（目前只有DesignModeler和Unigraphics 可用）.T2 T1热流量： – 热流速可以施加在点、边或面上.它分布在多个选择域上.– 它地单位是能量比上时间（energy/time ）•完全绝热（热流量为0）： •热生成：– 内部热生成只能施加在实体上– 它地单位是能量比上时间在除以体积（energy/time/volume ）正地热载荷会增加系统地能量.– 可以删除原来面上施加地边界条件• 热通量：– 热通量只能施加在面上（二维情况时只能施加在边上）– 它地单位是能量比上时间在除以面积（ e nergy/time/area ）温度、对流、辐射：•完全绝热条件将忽略其它地热边界条件 • 给定温度： – 给点、边、面或体上指定一个温度– 温度是需要求解地自由度• 至少应存在一种类型地热边界条件，否则，如果热量将源源不断地输入到系统中，稳态时地温度将会达到无穷大.• 另外，给定地温度或对流载荷不能施加到已施加了某种热载荷或热边界条件地表面上 .•对流：– 只能施加在面上（二维分析时只能施加在边上）– 对流q 由导热膜系数 h ，面积A ，以及表面温度T surface 与环境温度T ambient 地差值 来定义. q = hA (T surface - T ambient )– “h ” 和 “T ambient ” 是用户指定地值– 导热膜系数 h 可以是常量或是温度地函•与温度相关地对流：–为系数类型选择Tabular(Temperature)–输入对流换热系数-温度表格数据–在细节窗口中，为h(T)指定温度地处理方式•几种常见地对流系数可以从一个样本文件中导入.新地对流系数可以保存在文件中.•辐射:– 施加在面上（二维分析施加在边上）(4 4)– 式中： Q R = σεFAT surface - T ambient• σ=斯蒂芬一玻尔兹曼常数• ε =放射率• A =辐射面面积• F = 形状系数（默认是1）– 只针对环境辐射，不存在于面面之间（形状系数假设为1）– 斯蒂芬一玻尔兹曼常数自动以工作单位制系统确定在projectschematic里建立一个SSThermalsystem（SS热分析）•在Mechanical 里，可以使用Analysis Settings为热分析设置求解选项.–注意，第四章地静态分析中地AnalysisDataManagement选项在这里也可以使用.加地结构载荷和约束.– 求解结构在Static Structural 中插入了一个importedload 分支，并同时导入了施–温度–热通量–反作用地热流速–用户自定义结果•模拟时，结果通常是在求解前指定，但也可以在求解结束后指定.–搜索模型求解结果不需要在进行一次模型地求解.– 温度是标量，没有方向– 热通量 q 定义为q = -KXX ⋅∇TTotal Heat Flux （整体热通量）和DirectionalHeatFlux （方向热通量）–通过插入probe指定响应热流量，或–用户可以交替地把一个边界条件拖放到Solution上后搜索响应•作业6.1–稳态热分析•目标：–分析图示泵壳地热传导特性版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面许可，并支付报酬.Users may use the contents or services of this article for personal study, research or appreciation, and othernon-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimate rights of this website and its relevant obligees. In addition, when any content or service of this article is used for other purposes, written permission and remuneration shall be obtained from the person concerned and the relevant obligee.转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为使用目地地合理、善意引用，不得对本文内容原意进行曲解、修改，并自负版权等法律责任.Reproduction or quotation of the content of this article must be reasonable and good-faith citation for the use of news or informative public free information. It shall not misinterpret or modify the original intention of the content of this article, and shall bear legal liability such as copyright.。
ANSYS Workbench 热分析教程
传热学上机实验指导书ANSYS Workbench 热分析基础教程编制：杨润泽汽车工程系热能教研室2012年7月1.大平板一维稳态导热问题1.1. 问题描述长500mm，宽300mm，厚度30mm的大钢板，钢板上下表面的温度分别为200℃和60℃，钢的导热率为30W/(m·K)，试分析钢板温度分布和热流密度。
图1-1 大平板一维稳态导热模型1.2. 问题分析该问题为稳态导热问题，分析思路如下：1.选择稳态热分析系统。
2.确定材料参数：稳态导热问题，仅输入平板导热率。
3.【DesignModeler】建立钢板的几何模型。
4.进入【Mechanical】分析程序。
5.网格划分：采用系统默认网格。
6.施加边界条件：钢板上下表面施加温度载荷，四周对称面无热量交换，为绝热边界，系统默认无需输入。
7.设置需要的结果：温度分布和热流密度。
8.求解及结果显示。
1.3. 数值模拟过程1、选择稳态热分析系统1)工程图解中调入稳态热分析系统Steady-State Thermal（ANSYS）2)工程命名Conduction Thermal Analysis3)保存工程名为Conduction Heat Transfer2、确定材料参数1)编辑工程数据模型，添加材料的导热率，右击鼠标选择【Engineering Data】【Edit】2)选择钢材料属性【Properties of Outline Row 3: Structure Steel】【Isotropic ThermalConductivity】3)出现【Table of Properties Row 2: Thermal Conductivity】材料属性表，双击鼠标，点击每个区域输入材料属性参数：温度20℃，导热率30W/(m·℃)。
4)参数输完后，工程数据表显示导热率-温度图表。
3、DM建立模型1)选择【Geometry】【New Geometry】，出现【DesignModeler】程序窗口，选择尺寸单位【Millimeter】。
ansys workbench热分析报告教程
6-1•本章练习稳态热分析的模拟，包括：A.几何模型B.组件-实体接触C.热载荷D.求解选项E.结果和后处理F. 作业6.1•本节描述的应用一般都能在ANSYS DesignSpaceEntra或更高版本中使用，除了ANSYSStructural•提示：在ANSYS 热分析的培训中包含了包括热瞬态分析的高级分析•对于一个稳态热分析的模拟，温度矩阵{T}通过下面的矩阵方程解得：•假设：KT TQ T–在稳态分析中不考虑瞬态影响–[K]可以是一个常量或是温度的函数–{Q}可以是一个常量或是温度的函数•上述方程基于傅里叶定律：•固体内部的热流（Fourier’s Law）是[K]的基础；•热通量、热流率、以及对流在{Q}为边界条件；•对流被处理成边界条件，虽然对流换热系数可能与温度相关•在模拟时，记住这些假设对热分析是很重要的。
•热分析里所有实体类都被约束：–体、面、线•线实体的截面和轴向在DesignModeler中定义•热分析里不可以使用点质量（PointMass）的特性•壳体和线体假设：•唯一需要的材料特性是导热性（ThermalConductivity）•Thermal Conductivity在Engineering Data中输入•温度相关的导热性以表格形式输入•对于结构分析，接触域是自动生成的，用于激活各部件间的热传导–如果部件间初始就已经接触，那么就会出现热传导。
–如果部件间初始就没有接触，那么就不会发生热传导（见下面对pinball的解释）。
–总结：–Pinball区域决定了什么时候发生接触，并且是自动定义的，同时还给了一个相对较小的值来适应模型里的小间距。
•如果接触是Bonded（绑定的）或noseparation （无分离的），那么当面出现在pinballradius内时就会发生热传导（绿色实线表示）。
PinballRadius右图中，两部件间的间距大于pinball 区域，因此在这两个部件间会发生热传导。
ansys workbench 热分析讲义PPT课件
• “h” 和 “Tambient” 是用户指定的值 • 导热膜系数 h 可以是常量或是温度的函数
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…热边界条件
• 与温度相关的对流：
• 为系数类型选择Tabular ( Te m p e r a t u r e )
• 输入对流换热系数-温度表格数据 • 在细节窗口中，为h(T)指定温度的
T2
T1
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C. 热载荷
• 热流量：
• 热流速可以施加在点、边或面上。它分布在多个选择域上。 • 它的单位是能量比上时间（ energy/time）
• 完全绝热（热流量为0）：
• 可以删除原来面上施加的边界条件
• 热通量：
• 热通量只能施加在面上（二维情况时只能施加在边上） • 它的单位是能量比上时间在除以面积（ energy/time/area）
• 默认情况T下C，C基于模K型X中X定义10的,最00大0材/料A导S热M性DKIXAXG和整个几何边界框 的对角线ASMDIAG， TCC 被赋以一个相对较大的值。
• 这实质上为部件间提供了一个完美接触传导
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… 组件-导热率
• 在ANSYS Professional 或更高版本，用户可以为纯罚函数和增广拉格朗日方程定义 一个有限热接触传导（TCC）。
Pinball Radius
右图中，两部件间的间距大于 pinball区域，因此在这两个部件间 会发生热传导。
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… 组件-导热率
• 默认情况下，假设部件间是完美的热接触传导， 意味着界面上不会发生温度降
• 实际情况下，有些条件削弱了完美的热接触传导：
• 表面光滑度
• 表面粗糙度
ANSYS workbench稳态及瞬态热分析
b. 网格控制：在Details of “Mesh ” 中单击sizing，size function选择 Proximity and Curvature（临近 以及曲率）选项
c. 选中Mesh，单击鼠标右键
→Generate Mesh
c
1
稳态热分析实例
划分网格 e. 对于曲面模型使用Proximity and Curvature（临近以及曲率）网格控制会
k导热系数（W/(m·℃)），q二次导数为热流密度（W/m^2）
1
热分析简介
基本的传热方式：热传导、热对流、热辐射、相变 2. 热对流（Convection） 对流是指温度不同的各个部分流体之间发生相对运动所引起的热量传递方 式。 热对流满足牛顿冷却方程：
q" h(Ts Tb)
q"为热流密度； h为物质的对流传热系数 ； TS是固体的表面温度； Tb为周围流体温度。
（续）
1
流程简介ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
材料属性
1
流程简介
装配体与接触
•对于复杂的装配体模型，如果零件初始不接触将不会互相传热
•如果初始有接触就会发生传热
•对于不同的接触类型，将会决定接触面以及目标面之间是否会发生热量传递。 可以利用pinball调整模型可能出现的 间隙，如下表所示：
接触类型
•节点位于Pinball 内：
Mechanical。选中模型树 Geometry 下模型1 2. 在Detail of “1”中，展开Material选 项，单击Assignment后三角 3. 在下拉菜单中选择Copper Alloy
1
稳态热分析实例
划分网格 a. 首先使用程序自动划分网格，查
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ansys workbench仿真传热方程在ANSYS Workbench中，进行传热仿真涉及到建立几何模型、设置物理特性、设置边界条件、求解方程和分析结果等多个步骤。
下面将详细介绍ANSYS Workbench中传热仿真的步骤和方法。
首先，在进行传热仿真之前，需要建立几何模型。
ANSYS Workbench提供了丰富的建模工具，可以根据实际情况选择不同的方式进行建模。
常用的建模工具包括几何体、划分、倒角、挤压等，可以很方便地创建各种几何形状。
建立几何模型之后，需要设置物理特性。
物理特性包括材料的热导率、密度、比热等参数。
在ANSYS Workbench中，可以通过导入材料库或者手动输入参数的方式设置物理特性。
根据实际需求选择合适的材料参数，以确保仿真结果的准确性。
接下来，需要设置边界条件。
边界条件决定了流体或结构体系与外部环境的交互方式。
常见的边界条件有固体边界条件、流体边界条件和约束边界条件。
在ANSYS Workbench中，可以通过选择预设条件
或者手动输入参数的方式设置边界条件。
根据实际情况合理设置边界条件，以确保仿真结果的可靠性。
设置好边界条件之后，可以进行方程求解。
ANSYS Workbench使用有限元法来求解传热方程，可以根据实际情况选择稳态或者瞬态求解方式。
在进行求解之前，需要定义求解器的类型、收敛准则和求解精度等参数。
根据实际需求进行合理设置，以保证求解过程的准确性和高效性。
完成求解之后，可以对仿真结果进行后处理和分析。
ANSYS Workbench提供了多种后处理工具，可以对传热分布、温度场、流速场等进行可视化和数据统计。
可以通过绘制曲线、制作动画和导出数据等方式，对仿真结果进行深入分析，以获得更多的信息和洞察。
需要注意的是，在进行传热仿真时，需要合理选择网格类型和网格密度。
ANSYS Workbench提供了多种网格划分算法和优化工具，可以根据实际情况选择合适的方法进行网格划分和调整。
合理的网格划分可以提高仿真的准确性和计算效率。
综上所述，ANSYS Workbench是一款功能强大的传热仿真软件。
通过合理设置几何模型、物理特性、边界条件和求解参数，可以对传热
问题进行准确的仿真分析。
通过后处理和分析工具，可以对仿真结果进行深入研究，以获得更多的信息和洞察。
只要掌握好软件的使用方法和仿真的基本原理，就能够利用ANSYS Workbench进行传热仿真研究。