第7章 非稳态热分析
图7-26 水内部温度场分布等值线云图
8、选择Utility Menu>PlotCtrls>Style>Graphs>Modify Axes，弹出Axes Modification for Graph Plots对话框，参照图7-27进行设置，设置完成后单击OK按钮关闭该对话框。
图7-27 坐标设置对话框
9、选择Utility Menu>PlotCtrls>Style>Graphs>Modify Curves，弹出Curve Modification for Graph Plots对话框，在[/GTHK]下拉列表框中选择Triple选项，单击OK按钮关闭该对话框。选择Utility Menu>Select>Everything。
10、选择Main Menu>TimeHist Postpro>Define Variables，弹出Define Time-History Variables对话框，单击Add按钮，弹出Add Time-History Variable对话框，选中Nodal DOF Result单选按钮，16
ANSYS流体及热场分析
如图7-28所示，单击OK按钮，弹出Define Nodal Data菜单，在文本框中输入1，单击OK按钮，弹出Define Nodal Data对话框，参照图7-29对其进行设置，单击OK按钮关闭该对话框。单击Define Time-History Varables对话框中的Close按钮关闭该对话框。
图7-28 添加时间历程变量对话框 图7-29 定义节点数据对话框
11、选择Main Menu>TimeHist Postpro>Graph Variables，弹出Graph Time-History Varable对话框，在NAVR1文本框中输入2，如图7-30所示，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示将显示球心温度随时间的变化关系曲线图，如图7-31所示。
图7-30 显示时间历程对话框 图7-31 球心温度随时间变化曲线图
实例7－2：不同材料金属块水中冷却的非稳态传热过程分析
一个30公斤重、温度为1000℃的铜块,以及一个20公斤重、温度为800℃的铁块，突然放入温度为20℃、盛满了300升水的、完全绝热的水箱中，如图7-32所示。试求：一个小时后，铜块与铁块的温度分布(假设忽略水的流动)。材料的物性参数如表7.2所示。
表7.2 材料物性参数表
热性能 导热系数 密度 比热 单位制 W/m℃ Kg/m3 J/kg℃ 铜 383 8889 1390 铁 70 7800 448 水 0.6 1000 4200 17
第7章 非稳态热分析
图7-32 物理模型示意图
该问题是典型的非稳态传热问题，研究对象为3个：铜块、铁块和水。由于分析对象的长度远远大于其横截面积，因此只需对其横截面进行分析即可。本例选取PLANE77单元进行求解。
——附带光盘“Ch7\\实例7－2_start” ——附带光盘“Ch7\\实例7－2_end” ——附带光盘“AVI\\Ch7\\7－2.avi”
1、定义工作文件名
选择Utility Menu>File>Change Jobname，弹出Change Jobname对话框。在对话框中将工作名改为example7-2，单击OK关闭该对话框。选择Main Menu>Preferences，弹出Preferences for GUI Filtering对话框，选中Thermal复选框，然后单击OK按钮关闭该对话框。 2、定义单元类型
选择Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，弹出Element Type对话框，单击Add按钮，弹出Library of Element Types对话框。在两个文本框中分别选择Thermal Solid、8node 77,点击OK按钮关闭该对话框。单击Element Type对话框上的Close按钮关闭该对话框。 3、创建几何模型
1、选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dimensions，弹出Create Rectangle by Dimensions对话框，在X1、X2、Y1、Y2文本框中分别输入0、0.6、0、0.5，如图7-33所示。
2、单击Apply按钮，在X1、X2、Y1、Y2文本框中分别输入0.15、0.225、0.225、0.27，如图7-34所示。
3、单击Apply按钮，在X1、X2、Y1、Y2文本框中分别输入0.6-0.2-0.058、0.6-0.2、0.225、0.225+0.044，如图7-35所示。然后单击OK按钮完成设置。
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ANSYS流体及热场分析
图7-33 建立长方形对话框1 图7-34 建立长方形对话框2
图7-35 建立长方形对话框3
4、选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Overlap>Areas，弹出Overlap Areas菜单，单击Pick All按钮。
5、选择Utility Menu>PlotCtrls>Numbering，弹出Plot Numbering Controls对话框，点选AREA复选框，使其状态由Off变为On，然后单击OK按钮完成设置。
6、选择Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Compress Numbers，弹出Compress Numbers对话框，在Label下拉列表框中选择Areas选项，如图7-36所示，单击OK按钮关闭该对话框。
图7-36 压缩编号对话框
7、选择Utility Menu>Plot>Areas，完成后的平面几何模型如图7-37所示，
图7-37 几何模型
4、定义材料性能参数
1、选择Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models，弹出Define Material Model Behavior对话框。
2、在Material Models Available列表框依次双击Thermal、Conductivity、Isotropic选项，弹出
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第7章 非稳态热分析
Conductivity for Material Number 1对话框，在KXX文本框中输入铜的导热系数383，如图7-38所示，单击OK按钮关闭对话框。
3、双击Specific Heat选项，弹出Specific Heat for Material Number 1对话框，在C文本框中输入铜的比热1390，如图7-39所示，单击OK按钮关闭对话框。
4、双击Density选项，弹出Density for Material Number 1对话框，在DENS文本框中输入铜的密度8889，如图7-40所示，单击OK按钮关闭对话框。
图7-38 定义导热系数对话框 图7-39 定义比热对话框
图7-40 定义密度对话框
5、在Define Material Model Behavior对话框中单击Material>New Model，弹出Define Material ID对话框，在Define Material ID文本框中输入2，单击OK按钮关闭该对话框。
6、在Material Models Available列表框依次双击Thermal、Conductivity、Isotropic选项，弹出Conductivity for Material Number 2对话框，在KXX文本框中输入铁的导热系数70，单击OK按钮关闭对话框。
7、双击Specific Heat选项，弹出Specific Heat for Material Number 2对话框，在C文本框中输入铁的比热448，单击OK按钮关闭对话框。
8、双击Density选项，弹出Density for Material Number 2对话框，在DENS文本框中输入铁的密度7800，单击OK按钮关闭对话框。
9、在Define Material Model Behavior对话框中单击Material>New Model，弹出Define Material ID对话框，在Define Material ID文本框中输入3，单击OK按钮关闭该对话框。
10、在Material Models Available列表框依次双击Thermal、Conductivity、Isotropic选项，弹出Conductivity for Material Number 3对话框，在KXX文本框中输入水的导热系数0.61，单击OK按钮关闭对话框。
11、双击Specific Heat选项，弹出Specific Heat for Material Number 3对话框，在C文本框中输入水的比热4200，单击OK按钮关闭对话框。
12、双击Density选项，弹出Density for Material Number 3对话框，在DENS文本框中输入水的密度1000，单击OK按钮关闭对话框。最后关闭Define Material Model Behavior对话框。 5、划分有限元网格
1、选择Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Global>Size，弹出Global
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