ansys自适应网格分析：2D矩形板的稳态热对流

2D矩形板的稳态热对流的自适应分析
一个2D矩形区域的稳态热对流见图1，模型的参数见表1，由于在AB边上的外界温度为T=100C，而在BC边上的外界温度为T=0C，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。

图1 2D矩形区域的稳态热对流
表1模型参数
建模要点：
①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；
②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；
③定义热边界条件，包括给定边界温度，边界的对流系数
④设定自适应网格划分，不多于10次划分，或精度误差在5%以内
⑤在后处理中，用命令<*GET>来提取相应位置的计算分析结果。

1 设置计算类型，定义单元类型
单元类型选择的是Solid Quad 4node 55
2 定义材料参数这里只需要设置材料的热导率，因为只是稳态分析，跟瞬态分析不同，瞬态分析除了要设置材料的热导率之外，还需要设置材料的比热容，密度
3 建立几何模型
这里的几何模型非常简单，只是一个矩形，只是要注意的是，这里特意设置了一个E点，用来查看“奇异区”的温度。

Main Menu: Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active
CS→NPTKeypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS:
0,0,0→Apply→同样输入其余4个关键点坐标，坐标分别为（0.6,0,0），（0.6,1.0,0），（0,1.0,0），（0.6,0.2,0）→OK→Lines
→Lines→Straight Line →分别连接各关键点（1-2）、（2-5）、（5一
3）、（3→4）、（4一1）→0K→Areas→Arbitrary→By Line→选择所有的直线→OK
4 模型加约束
因为此次是自适应网格划分求解，所以不需要手动划分网格。

ANSYS Utility Menu: Plo tCtrls →Numbering..…（出现Plot Numbering Control 对话框）→KP:On，LINE：on→OK
ANSYS Main Menu→ Preprocessor → Loads → Define
Loads→Apply→Thermal→Temperature→On Keypoints →点关键点1→OK（出现Apply TEMP on Keypoints对话框）→Lab2：TEMP:VALUE：
100；KEXPND:Yes→Apply →点关键点2→OK（出现Apply TEMP on Keypoints 对话框）→Lab2：TEMP；VALUE：100；KEXPND:Yes →OK
ANSYS Main Menu: Preprocessor→Loads→Define Loads → Apply →Thermal →Convection→On Lines→点直线2（L2）→OK（出现Apply CONV on Lines
对话框）→VALI：750.0；VAL2I：0.0→OK→On Lines（Main Menu下）→点直线3（L3）→OK（出现Apply CONV on Lines对话框）→VALI：750.0；
VAL2I：0.0→OK→On Lines（Main Menu下）→点直线4（L4）→OK（出现Apply CONV on Lines对话框）
→VALI：750.0；VAL2l：0.0→OK
5 自适应网格划分求解
在命令框里输入以下命令，回车ADAPT,10,,5,0.2,1 ！进行网格自适应划分，并求解，控制误差5%，或10次循环以内，网格最大最小尺寸分别为1和0.2
6 查看结果
温度分布
最高温度是88度，最低温度是0.78度，呈现一个向右上方递减的一个趋势E点的温度
显示为18.2，解析解为18.3，非常接近
后面尝试不用自适用网格划分，得到的结果温度分布
E点的温度
对比发现，结果差别不大，不过貌似手动划分网格的精度更好一些。

当然这是因为我手动划分网格大小为0.02的原因，网格越细，结果自然越精确，但计算时间却大大增加了。

自适应网格划分的好处是可以控制误差，通过这种误差估计，程序可以确定网格是否足够细，如果不够细的话，程序将自动细化网格以减少误差。

另外，自适应网格在物理解变动较大的区域网格自动密集，而在物理解变化平缓区域网格相对稀疏，这样在保持计算高效率的同时得到高精度的解，例如，在某些变化较为剧烈的区域，如大变形、接触间断面和滑移面等，网格在迭代过程不断调节，将网格细化，做到网格点分布与物理解的耦合，从而提高解的精度和分辨率的一种技术。

所以自适应网格划分计算可以一方面达到我们所要的精度，一方面减少不必要的计算量，是一种相对精确的网格划分方法。

阅读原文可以查看视频操作（有噪声将就着看吧）。