2D矩形板的稳态热对流的自适应分析(GUI).docx

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1、2D矩形板的稳态热对流的自适应分析(GU1)(a)问题描述图8-2一个2D矩形区域的稳态热对流见图8-2,模型的参数见表8-1,由于在AB边上的外界温度为=100C,而在BC边上的外界温度为7；=。C,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。材料性能几何参数边界条件热传导系数k=52.0W/(m)热对流系数h=750.0W/(m2oC)a=1.0mb=0.6md=0.2mT0=IOOoCTa=0(b)有限元分析的几何点、线、面模型2D矩形区域的稳态热对流表8-12D矩形

2、区域的稳态热对流计算模型的参数解答：采用2D的计算模型，使用传热计算的平面单元2-DTherma1So1idE1ements(P1ANE55),采用自适应ADAPT命令来进行网格划分(不多于10次划分)，控制的传热能量模数(therma1energynorm)的计算精度为5%0建模要点：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；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;定义热边界条件，包括给定边界温度，边界的对流系数；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；在后处理中，用命

3、令*GET来提取相应位置的计算分析结果。最后将计算结果与参考文献所给出的解析结果进行比较，见表8-2。表8-2ANSYS模型与文献解析结果的比较Reference8.2(1)的结果ANSYS计算结果两种结果之比T/(在E点)18.318.20.995Reference8.2(1)：NAFEMS,TheStandardNAFEMSBenchmarks,Rev.No.TSNB,Nationa1Engineering1aboratory,E.Ki1bride.G1asgow,UK,1989,TestNo.T4.给出的基于图形界面的交互式操作(StePbySteP)过程如下。(1)进入ANSYS(设定

4、工作目录和工作文件)程序fANSYSfANSYSInteractivefWorkingdirectory(设置工作目录)fInitia1jobname:therma1Rectang1e(设置工作文件名)：-heat-Run-OK(2)设置计算类型ANSYSMainMenu：Preferences.fTherma1-OK(3)定义单元类型ANSYSMainMenu：PreprocessorfE1ementTypefAdd/Edit/De1ete.fAddTherma1So1id:Quad4node55-OK(返回至JE1ementTypes窗口)fC1ose(4)定义材料参数ANSYSMainM

5、enu:PreprocessorfMateria1PropsfMateria1Mode1s-Therma1ConductivityfIsotropicinputKXX:52.0(定义导热系数)fOKfC1ose(关闭材料定义窗口)(5)生成几何模型ANSYSMainMenu：PreprocessorfMode1ingfCreatefKeypointsfInActiveCSfNPTKeypointnumber：1,X,Y,Z1ocationinactiveCS:0,0,0fApp1yf同样输入其余4个关键点坐标，坐标分别为(0.6,0),(0.6,1.0),(0,1.0),(0.6,0.2)-O

6、Kf1inesf1ines-Straight1inef分别连接各关键点(If2)、(25)(53)(34)(4-1)fOKfAreaSfArbitraryBy1inef选择所有的直线-OK(6)模型加约束ANSYSUti1ityMenu：P1otCtr1sfNumbering.(出现P1otNumberingContro1对话框)KP：On,1INE：On-OKANSYSMainMenu-Preprocessor1oadsDefine1oadsApp1yTherma1TemperaturefOnKeypoints-点击关键点1fOK(出现APPIyTEMPCmKeyPointS对话框)-1ab

7、2:TEMP；VA1UE:100；KEXPND：YesApp1y-点击关键点2fOK(出现APP1yTEMPonKeyPointS对话框)-1ab2:TEMP；VA1UE:100；KEXPND：YesOKANSYSMainMenu：Preprocessorf1oadsfDefine1oadsApp1yfTherma1fConvectionfOn1ines一点击直线2(12)-OK(出现App1yCONVon1ines对话框)-VA1I:750.0；VA12I:010OKOn1ines(MainMenu下)一点击直线3(13)OK(出现App1yCONVon1ines对话框)-VA1I:750.

8、0；VA12I:0.0OKOn1ines(MainMenu下)f点击直线4(14)-OK(出现APP1yCoNVon1ineS对话框)fVA1I:750,0；VA12I:O1O-OK(7)自适应网格划分求解ANSYSMainMenu：So1utionSo1ve-AdaptiveMesh(出现AdaptiveMeshingandSo1ution对话框)一NSO1:10；TTARGT:,;FACMN：012;FACMX：1_OK(8)后处理及结果显示显示温度云图ANSYSMainMenu：Genera1PostprocfP1otResu1tsfContourP1otfNoda1So1u(出现Con

9、tourNoda1So1utionData对话框)-DoFSohItionfNoda1TemperatureOK(显示节点温度)列出模型E点处的温度ANSYSUti1ityMenu：Se1ectfEntities.(出现Se1ectEntities对话框)f在第一个下拉菜单中选择KeyPointsOK(出现SeIeCtKeyPOintS对话框)输入数字5fOKANSYSUti1ityMenu：Se1ect-Entities.(出现SeIeCtEntities对话框)在两个下拉菜单中分别选择NodesAttachedto；点中KeyPointSOK（1Se1ectKeyPoints对话框）输入数

10、字5OKANSYSUti1ityMenu：Numbering.（出现P1otNumberingContro1对话框）NODE：OnOK（出现所选择节点的编号30）ANSYSUti1ityMenu：ParametersfGetSca1arData（出现GetSca1arData对话框）f选择Resu1tdata,Noda1resu1tsOK（出现GetNoda1resu1tsData对话框）Name：TEMPI;NodenumberN：30；Resu1tsdatatoberetrieved：DOFso1ution9TemperatureTEMPfOKANSYSUti1ityMenu：1istfS

11、tatusfParametersfA11Parameters（显示所有计算结果）（9）退出系统ANSYSUti1ityMenu：Fi1efExitfSaveEverythingfOK针对【ANSYS算例】8.2的GU1操作，提供完整的命令流。解答：给出的命令流如下。!%ANSYS算例8.2（2）%begin%/PREP7!进入前处理ANTYPE,STATIC!设置分析类型为静(稳)态分析ET,1,P1ANE55!选取单元类型1(平面传热单元)MP,KXX,1,52.0!定义材料的热传导系数(KXX=52),1!定义第1号几何点(0,0)K,2,.6!定义第2号几何点(0.6,0)K,3,.6,

12、1.0!定义第3号几何点(0.6,1.0)K,4,1.0!定义第4号几何点(0,1)K,5,.6,.2!定义第5号几何点(0.6,0.2)1,1,2!生成线，由1号几何点与2号几何点1,2,5!生成线，由2号几何点与5号几何点1,5,3!生成线，由5号几何点与3号几何点1,3,4!生成线，由3号几何点与4号几何点1,4,1!生成线，由4号几何点与1号几何点A1,A11!生成面，由所有的线DK,1,TEMP,100,1!在几何点1处定义温度(100),后一个1表示作标记DK,2,TEMP,100,1!在几何点2处定义温度(100)SF1,2,CONV,750.0,0.0!在几何线2上施加热对流条

13、件，系数为750.0SF1,3,CONV,750.0,0.0!在几何线3上施加热对流条件，系数为750.0SF1,4,CONV,750.0,0.0!在几何线4上施加热对流条件，系数为750.0FINISH!前处理结束ADAPT,10,5,0.2,1!进行网格自适应划分,并求解,控制误差在5%以内，!或10次循环以内,网格最小最大尺寸调整因子0.2,1/POST1P1NSO1,TEMP!进入一般的后处理(稳态)!显示计算的温度分布云图*GET,TEPC,PRERR,TEPCKSE1,5NS1K!获取传热计算的能量模的误差参数，并赋值给TEPC!选择编号为5的几何点!选择附属在几何点上的节点*GET,N1,NODE,NUM,MAX!在所选择节点中，获取最大节点编号，赋值给N1*GET,TEMPI,NODE,N1,TEMP!获取N1节点上的温度值A11SE1,A11!选择所有对象*status,parm!列出所有参数的实际内容!%ANSYS算例8.2(2)%end%