第7章 非稳态热分析
图7-51 结果文件写入控制对话框对话框
19、选择Utility Menu>Select>Everything。选择Utility Menu>file>Save as命令,弹出Save Dtabase对话框,在Save Dtabase to文本框中输入7－2_start.db, 保存上述操作过程，单击OK按钮关闭该对话框。
20、选择Main Menu>Solution>Solve>Current LS，出现Solve Current Load Step对话框，同时出现/STAT Command窗口，仔细阅读/STAT Command窗口中的内容，然后点击Close按钮，关闭/STAT Command窗口。点击Solve Current Load Step对话框中的OK按钮，ANSYS开始求解计算。求解结束后，ANSYS显示窗口出现Note提示框，单击Close按钮关闭该对话框。
21、选择Utility Menu>file>Save as命令,弹出Save Dtabase对话框,在Save Dtabase to文本框中输入7－2_end.db, 保存求解结果，单击OK按钮关闭该对话框。 7、后处理
1、选择Main Menu>General Postproc>Read Results>Last Set。选择Utility Menu>Select>Entities，弹出Select Entities对话框。在第1个下拉列表框中选择Elements选项，在第2个下拉列表框中选择By Attributes选项，在第3个选项组中选择Material num单选按钮，在文本框中输入1，单击OK按钮关闭该对话框。
2、选择Utility Menu>Select>Entities，弹出Select Entities对话框。在第1个下拉列表框中选择Nodes选项，在第2个下拉列表框中选择Attached to选项，在第3个选项组中选择Elements单选按钮，单击OK按钮关闭该对话框。 3、选择Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，弹出Contour Nodal Solution Data对话框。选择Nodal Solu>DOF Solution>Nodal Temperature，单击OK按钮，铜块内部的温度场分布如图7-52所示。
4、选择Utility Menu>Select>Entities，弹出Select Entities对话框。在第1个下拉列表框中选择Elements选项，在第2个下拉列表框中选择By Attributes选项，在第3个选项组中选择Material num单选按钮，在文本框中输入2，单击OK按钮关闭该对话框。
5、选择Utility Menu>Select>Entities，弹出Select Entities对话框。在第1个下拉列表框中选择Nodes选项，在第2个下拉列表框中选择Attached to选项，在第3个选项组中选择Elements单选按钮，单击OK按钮关闭该对话框。 6、选择Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，弹出Contour Nodal Solution Data对话框。选择Nodal Solu>DOF Solution>Nodal Temperature，单击OK按钮，铁块内部的温度场分布如图7-53所示。
图7-52 铜块内部温度场分布云图 图7-53 铁块内部温度场分布云图 5、选择Utility Menu>Select>Everything。选择Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，弹出Contour Nodal Solution Data对话框。选择Nodal Solu>DOF Solution>Nodal Temperature，单击OK按钮，整体的温度场分布如图7-54所示。 26
ANSYS流体及热场分析
图7-54 整体温度分布云图
实例7－3：高温铜导线冷却过程分析
如图7-55所示，初始温度为300℉的铜导线置于环境温度为70℉的空气中，其材料的物性参数如表7.3所示。试求5分钟后的温度场分布。
表7.3 材料物性参数表
密度ρ lb/ft3 500 比热C Btu/lb·℉ 0.1
对流换热系数h Btu/ hr·ft2·℉ 2 半径r ft 0.00125 该问题是典型的非稳态传热问题，在计算过程中选用LINK34单轴热对流单元和MASS71质量单元进行求解。MASS71单元需要输入热容实常数Ca，LINK34单元需要输入面积实常数A。Ca和A可分别由下式求解：
Ca???C?V?500?0.1???0.001252?2.45?10?4BTU/oF
A?2?r?2???0.00125?7.85?10?3ft2
——附带光盘“Ch7\\实例7－3_start” ——附带光盘“Ch7\\实例7－3_end” ——附带光盘“AVI\\Ch7\\7－3.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example7-3，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。
27
第7章 非稳态热分析
2、定义单元类型
1、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。在两个列表框中分别选择Thermal Mass、3D mass 71,点击OK按钮关闭该对话框。单击Apply按钮，在Library of Element Types的两个列表框中分别选择Thermal Link、3D convection 34,在Elemental type reference number文本框中输入2，点击OK按钮关闭该对话框。
2、在Element Type对话框上选择Type 1 Mass71选项，单击Option按钮，弹出MASS71 element type options对话框，在Interpret real const CON1 as K3下拉列表框中选择Therm capacitnce选项，如图7-56所示，单击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。
图7-56 MASS71单元属性设置对话框
1、选择Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete，弹出Real Constants对话框，单击Add按钮，弹出Element Type for R对话框，选择Type 1 MASS71选项，单击OK按钮，弹出Real Constants Set Number 1，for MASS71对话框，参照图7-57进行设置，单击OK关闭该对话框。
2、在Real Constants对话框上单击Add按钮，弹出Element Type for R对话框，选择Type 2 LINK34选项，单击OK按钮，弹出Real Constants Set Number 2，for LINK34对话框，参照图7-58进行设置，单击OK关闭该对话框。单击Real Constants对话框上的Close按钮关闭该对话框。
图7-57 MASS71单元实常数设置对话框 图7-58 LINK34单元实常数设置对话框 3、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、Convection or Film Coef.选项，弹出Convection or Film coefficient for Material Number 1对话框，在HF文本框中输入热对流系数2，如图7-59所示，单击OK按钮关闭对话框。在Define Material Model Behavior对话框中选择Material>Exit，关闭该对话框。
28
ANSYS流体及热场分析
图7-59 设置热对流系数对话框
4、加载求解
1、选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS，弹出Create Nodes in Active Coordinate System对话框，在NODE文本框中输入1，单击Apply按钮，在NODE文本框中输入2，单击OK按钮关闭该对话框。
2、选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Auto Numbered>Thru Nodes，弹出Elements from Nodes菜单，在文本框中输入1，单击OK按钮关闭该菜单。
3、选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Elem Attributes，弹出Elements Attributes对话框，参照图7-60进行设置，然后单击OK按钮关闭该对话框。
4、选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Auto Numbered>Thru Nodes，弹出Elements from Nodes菜单，在文本框中输入1，2，单击OK按钮关闭该菜单。
图7-60 设置单元属性对话框
5、定义求解类型
1、选择Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis，弹出New Analysis对话框，选择分析类型为Transient，单击OK按钮，弹出Transient Analysis对话框，在Solution method选项组中选择Full单选按钮，单击OK关闭该对话框。 7．求解控制
2、选择Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Controls，弹出Solution Controls对话框，选
29
第7章 非稳态热分析
择Basic选项卡，参照图7-61进行设置，选择Transient选项卡，参照图7-62进行设置，单击OK按钮关闭该对话框。
图7-61 求解控制基本选项设置选项卡 图7-62 求解控制非稳态选项设置选项卡 3、选择Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Thermal>Temperature>Uniform Temp，弹出Uniform Temperature对话框，在文本框中输入300，如图7-63所示，单击OK按钮关闭该对话框。
图7-63 定义整体温度对话框
4、选择Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Thermal>Temperature>On Nodes，弹出Apply TEMP on Nodes菜单，在文本框中输入2，单击OK按钮，弹出Apply TEMP on Nodes对话框，在Lab2列表框中选择TEMP选项，在文本框中输入70，单击OK按钮关闭该对话框。
5、选择Utility Menu>Select>Everything。选择Utility Menu>file>Save as命令,弹出Save Dtabase对话框,在Save Dtabase to文本框中输入7－3_start.db, 保存上述操作过程，单击OK按钮关闭该对话框。
6、选择Main Menu>Solution>Solve>Current LS，出现Solve Current Load Step对话框，同时出现/STAT Command窗口，仔细阅读/STAT Command窗口中的内容，然后点击Close按钮，关闭/STAT Command窗口。点击Solve Current Load Step对话框中的OK按钮，ANSYS开始求解计算。求解结束后，ANSYS显示窗口出现Note提示框，单击Close按钮关闭该对话框。
7、选择Utility Menu>file>Save as命令,弹出Save Dtabase对话框,在Save Dtabase to文本框中输入7－3_end.db, 保存求解结果，单击OK按钮关闭该对话框。 6、后处理
1、选择Main Menu>General Postproc>Read Result>Last Set，读最后一步的分析结果。选择Utility Menu>PlotCtrls>Style>Graphs>Modify Axes，弹出Axes Modifications for Graph Plots对话框，在[/AXLAB] X-axis label文本框中输入TIME（hour），在[/AXLAB] Y-axis label文本框中输入TEMP，单击OK关闭该对话框。
2、选择Main Menu>TimeHist Postpro>Define Variables，弹出Defined Time-history Variables对话框，单击其上的Add按钮，弹出Add Time-History Variable对话框，选中Nodal DOF result单选按钮，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7-64进行设置，单击OK按钮关闭该对话框。然后单击Defined Time-history Variables对话框上的上的Close按钮关闭该对话框。 30
ANSYS流体及热场分析
图7-64 定义节点变量对话框
3、选择Main Menu>TimeHist Postpro>Graph Variables，弹出Graph Time-History Variables对话框，在文本框中输入2，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示铜导线温度随时间的变化曲线，如图7-65所示。
图7-65 导线温度随时间变化关系曲线图
31