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实例1：
某一潜水艇可以简化为一圆筒，它由三层组成，最外面一层为不锈钢，中间为玻纤隔热层，最里面为铝层，筒为空气，筒外为海水，求外壁面温度及温度分布。
几何参数： 筒外径
总壁厚
30 feet 2
inch 0.75 inch 1
inch
不锈钢层壁厚 玻纤层壁厚 铝层壁厚 筒长
0.25 inch 200 feet
o
导热系数 不锈钢
玻纤 铝
8.27 BTU/hr.ft.F
0.028
BTU/hr.ft.F
o
o
117.4
BTU/hr.ft.F
o
边界条件 空气温度
海水温度
70 F 44.5 F
2.5 BTU/hr.ft.F 80 BTU/hr.ft.F
2o2o
o
空气对流系数 海水对流系数
沿垂直于圆筒轴线作横截面，得到一圆环，取其中1度进行分析,如图示。
铝玻璃纤维不锈钢空气海水R15 feet 以下分别列出log文件和菜单文件。 /filename, Steady1
/title, Steady-state thermal analysis of submarine /units, BFT Ro=15
!外径(ft) !不锈钢层径ft)
Rss=15-(0.75/12)
Word资料
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Rins=15-(1.75/12) Ral=15-(2/12) Tair=70 Tsea=44.5 Kss=8.27
!玻璃纤维层径(ft)
!铝层径 (ft)
!潜水艇空气温度
!海水温度
!不锈钢的导热系数 (BTU/hr.ft.oF)
!玻璃纤维的导热系数 (BTU/hr.ft.oF) !铝的导热系数(BTU/hr.ft.oF)
Kins=0.028 Kal=117.4 Hair=2.5 Hsea=80 /prep7 et,1,plane55 mp,kxx,1,Kss mp,kxx,2,Kins mp,kxx,3,Kal
!空气的对流系数(BTU/hr.ft2.oF) !海水的对流系数(BTU/hr.ft2.oF)
!定义二维热单元 !设定不锈钢的导热系数 !设定玻璃纤维的导热系数 !设定铝的导热系数
!创建几何模型
pcirc,Ro,Rss,-0.5,0.5 pcirc,Rss,Rins,-0.5,0.5 pcirc,Rins,Ral,-0.5,0.5 aglue,all
numcmp,area lesize,1,,,16 lesize,4,,,4 lesize,14,,,5 lesize,16,,,2 eshape,2 mat,1 amesh,1 mat,2 amesh,2 mat,3 amesh,3 /SOLU
SFL,11,CONV,HAIR,,TAIR SFL,1,CONV,HSEA,,TSEA
!施加空气对流边界 !施加海水对流边界
!设定为映射网格划分
!设定划分网格密度
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SOLVE /POST1 PLNSOL finish 菜单操作:
1. Utility Menu>File>change jobename, 输入Steady1；
2. Utility Menu>File>change title,输入Steady-state thermal analysis of submarine； 3. 在命令行输入:/units, BFT； 4. Main Menu: Preprocessor；
5. Main Menu: Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,选择PLANE55；
6. Main Menu: Preprocessor>Material Prop>-Constant-Isotropic,默认材料编号为1,在KXX
！输出温度彩色云图
框中输入8.27,选择APPLY,输入材料编号为2,在KXX框中输入0.028,选择APPLY,输入材料编号为3,在KXX框中输入117.4；
7. Main Menu: Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas-Circle>By Dimensions ,在RAD1
中输入15,在RAD2中输入15-(.75/12),在THERA1中输入-0.5,在THERA2中输入0.5,选择APPLY,在RAD1中输入15-(.75/12),在RAD2中输入15-(1.75/12),选择APPLY,在RAD1中输入15-(1.75/12),在RAD2中输入15-2/12,选择OK；
8. Main Menu: Preprocessor>-Modeling->Operate>-Booleane->Glue>Area,选择PICK ALL； 9. Main Menu: Preprocessor>-Meshing-Size Contrls>-Lines-Picked Lines,选择不锈钢层短边,
在NDIV框中输入4,选择APPLY,选择玻璃纤维层的短边,在NDIV框中输入5,选择APPLY,选择铝层的短边,在NDIV框中输入2,选择APPLY,选择四个长边,在NDIV中输入16；
10.Main Menu: Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Area,选择不锈钢层,在MAT框中输
入1,选择APPLY,选择玻璃纤维层,在MAT框中输入2,选择APPLY,选择铝层,在MAT框中输入3,选择OK；
11.Main Menu: Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Areas-Mapped>3 or 4 sided,选择PICK
ALL；
12.Main Menu: Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Convection>On lines,选择不锈钢外壁,在
VALI框中输入80,在VAL2I框中输入44.5,选择APPLY,选择铝层壁,在VALI框中输入2.5,在VAL2I框中输入70,选择OK；
13.Main Menu: Solution>-Solve-Current LS；
14.Main Menu: General Postproc>Plot Results>-Contour Plot-Nodal Solu,选择
Temperature。
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对流换热系数
定义：流体与固体表面之间的换热能力，比如说，物体表面与附近空气温差1℃，单位时间
单位面积上通过对流与附近空气交换的热量。单位为W/(m^2·℃)。表面对流换热系数的数值与换热过程中流体的物理性质、换热表面的形状、部位、表面与流体之间的温差以及流体的流速等都有密切关系。物体表面附近的流体的流速愈大，其表面对流换热系数也愈大。如人处在风速较大的环境中，由于皮肤表面的对流换热系数较大，其散热（或吸热）量也较大。对流换热系数可用经验公式计算，通常用巴兹公式计算。
的大致量级：空气自然对流 5 ～ 25 ，气体强制对流 20 ～ 100。
实例2:
一钢铸件及其砂模的横截面尺寸如图所示:
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砂模的热物理性能如下表所示: 导热系数(KXX) 密度(DENS) 比热(C)
铸钢的热物理性能如下表所示:
导热系数 焓
初始条件:铸钢的温度为2875F，砂模的温度为80F；
砂模外边界的对流边界条件：对流系数0.014Btu/hr.in.F，空气温度80F； 求3个小时后铸钢及砂模的温度分布。
/Title, Casting Solidification
!进入前处理 /prep7
et,1,plane55 ！定义单元 mp,dens,1,0.254 ！定义砂模热性能 mp,kxx,1,0.025 mp,c,1,0.28
mptemp,1,0,2643,2750,2875 ！定义铸钢的热性能 mpdata,kxx,2,1.44,1.54,1.22,1.22 mpdata,enth,2,0,128.1,163.8,174.2 mpplot,kxx,2 mpplot,enth,2 save
！创建几何模型 k,1,0,0,0
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2o
o
o
o
单位制 Btu/hr.in.F lbm/in Btu/lbm.F o3o 0.025 0.254 0.28 单位制 Btu/hr.in.F Btu/in 3o0F 1.44 0 o2643F 1.54 128.1 o2750F 1.22 163.8 o2875F 1.22 174.2 o
ANSYS传热分析实例汇总
