ANSYS熱分析的經典實例（潛水艇熱分析）

2017-03-02 by:CAE仿真在線來源:互聯網

某一潛水艇可以簡化為一圓筒,它由三層組成,最外面一層為不銹鋼,中間為玻纖隔熱層,最里面為鋁層,筒內為空氣,筒外為海水,求內外壁面溫度及溫度分布。

幾何參數: 筒外徑 30 feet

總壁厚 2 inch

不銹鋼層壁厚 0.75 inch

玻纖層壁厚 1 inch

鋁層壁厚 0.25 inch

筒長 200 feet

導熱系數: 不銹鋼 8.27 BTU/hr.ft.oF

玻纖 0.028 BTU/hr.ft.oF

鋁 117.4 BTU/hr.ft.oF

邊界條件: 空氣溫度 70 oF

海水溫度 44.5 oF

空氣對流系數 2.5 BTU/hr.ft2.oF

海水對流系數 80 BTU/hr.ft2.oF

沿垂直于圓筒軸線作橫截面,得到一圓環,取其中1度進行分析,如圖示

以下分別列出log文件和菜單文件:

/filename, Steady1

/title, Steady-state thermal analysis of submarine

/units, BFT

Ro=15 !外徑(ft)

Rss=15-(0.75/12) !不銹鋼層內徑ft)

Rins=15-(1.75/12) !玻璃纖維層內徑(ft)

Ral=15-(2/12) !鋁層內徑 (ft)

Tair=70 !潛水艇內空氣溫度

Tsea=44.5 !海水溫度

Kss=8.27 !不銹鋼的導熱系數 (BTU/hr.ft.oF)

Kins=0.028 !玻璃纖維的導熱系數 (BTU/hr.ft.oF)

Kal=117.4 !鋁的導熱系數(BTU/hr.ft.oF)

Hair=2.5 !空氣的對流系數(BTU/hr.ft2.oF)

Hsea=80 !海水的對流系數(BTU/hr.ft2.oF)

/prep7

et,1,plane55 !定義二維熱單元

mp,kxx,1,Kss !設定不銹鋼的導熱系數

mp,kxx,2,Kins !設定玻璃纖維的導熱系數

mp,kxx,3,Kal !設定鋁的導熱系數

pcirc,Ro,Rss,-0.5,0.5 !創建幾何模型

pcirc,Rss,Rins,-0.5,0.5

pcirc,Rins,Ral,-0.5,0.5

aglue,all

numcmp,area

lesize,1,,,16 !設定劃分網格密度

lesize,4,,,4

lesize,14,,,5

lesize,16,,,2

eshape,2 !設定為映射網格劃分

mat,1

amesh,1

mat,2

amesh,2

mat,3

amesh,3

/SOLU

SFL,11,CONV,HAIR,,TAIR !施加空氣對流邊界

SFL,1,CONV,HSEA,,TSEA !施加海水對流邊界

SOLVE

/POST1

PLNSOL !輸出溫度彩色云圖

finish

菜單操作:

1. Utility Menu>File>change jobename, 輸入Steady1;

2. Utility Menu>File>change title,輸入Steady-state thermal analysis of submarine;

3. 在命令行輸入:/units, BFT;

4. Main Menu: Preprocessor;

5. Main Menu: Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,選擇PLANE55;

6. Main Menu: Preprocessor>Material Prop>-Constant-Isotropic,默認材料編號為1,在KXX框中輸入8.27,選擇APPLY,輸入材料編號為2,在KXX框中輸入0.028,選擇APPLY,輸入材料編號為3,在KXX框中輸入117.4;

7. Main Menu: Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas-Circle>By Dimensions ,在RAD1中輸入15,在RAD2中輸入15-(.75/12),在THERA1中輸入-0.5,在THERA2中輸入0.5,選擇APPLY,在RAD1中輸入15-(.75/12),在RAD2中輸入15-(1.75/12),選擇APPLY,在RAD1中輸入15-(1.75/12),在RAD2中輸入15-2/12,選擇OK;

8. Main Menu: Preprocessor>-Modeling->Operate>-Booleane->Glue>Area,選擇PICK ALL;

9. Main Menu: Preprocessor>-Meshing-Size Contrls>-Lines-Picked Lines,選擇不銹鋼層短邊,在NDIV框中輸入4,選擇APPLY,選擇玻璃纖維層的短邊,在NDIV框中輸入5,選擇APPLY,選擇鋁層的短邊,在NDIV框中輸入2,選擇APPLY,選擇四個長邊,在NDIV中輸入16;

10. Main Menu: Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Area,選擇不銹鋼層,在MAT框中輸入1,選擇APPLY,選擇玻璃纖維層,在MAT框中輸入2,選擇APPLY,選擇鋁層,在MAT框中輸入3,選擇OK;

11. Main Menu: Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Areas-Mapped>3 or 4 sided,選擇PICK ALL;

12. Main Menu: Solution>-Loads-Apply>-Thermal-Convection>On lines,選擇不銹鋼外壁,在VALI框中輸入80,在VAL2I框中輸入44.5,選擇APPLY,選擇鋁層內壁,在VALI框中輸入2.5,在VAL2I框中輸入70,選擇OK;

13. Main Menu: Solution>-Solve-Current LS;

14. Main Menu: General Postproc>Plot Results>-Contour Plot-Nodal Solu,選擇Temperature。

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