femap
Главная / Уроки / Ansys Multiphysics / Конвективный теплообмен

Конвективный теплообмен

( 3 Голосов )
Anton Dmz 04.01.2009

1. Запуск Ansys

 

Запуск проводится как и в предыдущих примерах.

 

2. Установка фильтров меню


М_М: Preferences>Therma
l (решение тепловых задач), ОК.

 

3. Тип конечных элементов


M_M: Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete.

 


В поле Element type reference number ввести 1.
В левом окне выбрать Thermal Solid.
В правом окне выбрать Quad 4node 55 (двумерный КЭ), ОК. Close.

 

4. Задание свойств материала


M_M: Preprocessor>Material Props>Material Models.

 

В открывшемся окне Material Models Available выбрать Thermal>Conductivity>Isotropic. В поле КХХ (коэффициент теплопроводности) ввести: 45.4 (45.4 Вт/(м*К)), ОК.

Далее выбрать Thermal>Density и в поле DENS (плотность) ввести: 7800 (7800 кг/м3 для стали), ОК.

Затем выбрать Thermal>Specific Heat и в поле С (удельная теплоёмкость) ввести: 460 (460 Дж/(кг*К)), ОК.

 

5. Задание зависимости коэффициента теплопроводности от температуры

 

М_М: Preprocessor>Material Props>Material Models>Convection on film coef.

В открывшемся окне в поля Т1-Т6 ввести температуры: Т1 = 0, Т2 = 25, ТЗ = 50, Т4 = 75, Т5 = 100, Т6 = 125.

В поле HF (изменение коэффициента теплопроводности) ввести коэффициенты: 4.6, 6.0, 7.6, 9.6, 11.8, 14.3, ОК.


6. Вывод графика коэффициента теплопроводности


М_М: Preprocessor> Material Props>Material Models>Convection on film coef>Graph.

 

Зависимость коэффициента теплопроводности от температуры представлена на рисунке 1.

 

Зависимость коэфицента

Рисунок 1 - Зависимость коэффициента теплопроводности от температуры

 

7. Создание ключевых точек

 

На рисунке 2 представлен эскиз гильзы цилиндров, который необходимо построить.

 

Эскиз цилиндра

Рисунок 2 - Эскиз гильзы цилиндров


M_M: Preprocessor>ModeIing>Create>Keypoints>In Active CS.

 

В поле NPT (номер точки) ввести 1, в поля Х, Y ввести координаты точки 1: X1 = 0.012, Y2 = 0. Третье поле оставить пустым (координаты Z нет, т.к. задача является плоской). Нажать Apply.

Ввести для остальных точек Х2 = 0.012, Y2 = 0.2, Х3 = -0.008, Y3 = 0.2, Х4 = -0.008, Y4 = 0.19, Х5 = 0, Y5 = 0.19, Х6 = 0, Y6 = 0.17, Х7 = 0, Y7 = 0.07. ОК.

Создать точку 0 с координатами Х0 = 0, Y0 = 0,

 


М_М: Preprocessor>ModeIing>Create>Keypoints>In Active CS.

 

В поле NPT ввести 0, в поля X, Y ввести: 0, 0. ОК

 

8. Построение линий


М М: Preprocessor>ModeIing>Create>Lines>Lines>Stright Lines.

 


Отметить левой кнопкой мыши точку 0, затем точку 1. Таким же образом последовательно соединить все точки для образования контура гильзы (рисунок 3) (направление обхода точек - против хода стрелки часов), ОК.

 

Линии контура

Рисунок 3 - Линии контура гильзы

 

9. Создание поверхности


M_M: Preprocessor>ModeIing>Create>Areas>Arbitrary>By Lines.

 

Отметить построенные линии (выбранные линии подсвечиваются), ОК.

 

Создание поврехностей

Рисунок 4 - Созданная поверхность


10. Изменение параметров отображения

 

Для отображения модели в линиях выбрать: U_M: PIot>Lines.

Для отображения имен линий выбрать: U_M: PIotCtrls>Numbering.

Поставить флажок Line в положение On, ОК.

 

11. Разбиение поверхности гильзы на конечные элементы

 

Для задания количества КЭ на линиях выбрать: M_M: Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Lines>Picked Lines.

Выбрать нижнюю горизонтальную и крайнюю левую вертикальную линии гильзы (L1, L4), Apply.

В поле NDIV ввести: 4 (четыре КЭ вдоль линии).

В поле SPACE ввести: 1 (для равномерного распределения КЭ вдоль линии), Apply.

Выбрать горизонтальную верхнюю линию (L3), верхнюю вертикальную линию наружной поверхности гильзы (L6), нижнюю вертикальную линию наружной поверхности гильзы (L8), Apply.

В поле NDIV ввести: 5.

В поле SPACE ввести: 1, Apply.

Выбрать линию на внутренней поверхности гильзы (L2).

В поле NDIV ввести: 20.

В поле SPACE ввести: 1 (для равномерного распределения КЭ вдоль линии), Apply.

Выбрать линию нижней поверхности бурта гильзы (L5), Apply.

В поле NDIV ввести: 3.

В поле SPACE ввести: 1, Apply.

Выбрать линию поверхности конвективного теплообмена (L7), Apply,

В поле NDIV ввести: 12.

В поле SPACE ввести: 1, ОК.

Показать на экране номера ключевых точек: U_M: PIotCtrls>Numbering.

Поставить флажок КР в положение On, ОК.

Для разбиения поверхности гильзы на КЭ выбрать:

М_М: Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Mapped>Ву Corners (выбор поверхности по её углам).

Указать поверхность гильзы, Apply.

Отметить четыре точки, образующие разбиваемую поверхность (0, 1, 3, 4), ОК.

 

Сетка модели

Рисунок 5 - КЭ модель гильзы цилиндра

 

12. Приложение температур к внутренней поверхности гильзы

 

Переменную температуру к линии внутренней поверхности гильзы можно приложить с помощью табличного способа задания нагрузок.

 


M_M: Solution>Define Loads>Apply>Thermal>Temperature>Оn Lines.

 

 

Выбрать линию внутренней поверхности гильзы (L2), ОК.

В открывшемся окне в списке [DL] Apply TEMP on lines as а выбрать строку New Table, OK.

В окне Apply TEMP on lines в поле Name of new table ввести имя таблицы: ТАВТЕМР, ОК.

В окне Add New Table Load в поля I, J ввести размерность таблицы: 6 (для I), 1 (для J) -таблица будет состоять из одного столбца переменной величины (температуры) и шести строк значений.

В поле Name I ввести: Y (зарезервированная переменная для установления зависимостей переменных величин от координаты Y). В остальных полях значения не менять, ОК.

В окне Table Array: TABTEMP=f(Y) (см. рисунок 6) необходимо ввести таблицу значений. В первый столбец (содержащий пустую ячейку и ячейки, заполненные значениями (7.889е-031) ввести значения координат по оси Y. В первую строку, содержащую значение 7.889е-031 ввести: 0, во вторую: 0.04, в третью: 0.08, в четвёртую: 0.12, в пятую: 0.16, в шестую: 0.2. Второй столбец таблицы (содержащий нули) необходимо заполнить значениями температуры - содержимое первой ячейки второго столбца (7.889е-031) не изменять. Во вторую сверху ячейку ввести 90 (90° С), во вторую: 96 (96 ° С), в третью: 102 (102 ° С), в четвёртую: 114 (114° С), в пятую: 135 (135 ° С), в шестую: 180 (180° С).
Ввести изменения и закрыть таблицу: File-Apply/Quit.

 

6-tablica-znacheniy

Рисунок 6 - Таблица значений

 

13. Приложение коэффициента теплопередачи и параметров среды


М_М: Solution>Define Loads>Apply>Thermal Convection>On Lines.

 

Выбрать линию конвективного теплообмена (L7), OK.

В открывшемся окне в списке [SFL] выбрать строку Constant value (использовать не табличный способ задания величины).

В поле VALIFilm coefficient ввести: -1 (знак "минус" говорит о том, что значения коэффициента теплопередачи будут выбираться из линейки свойств материала № 1 - см. п. 5).

В поле VAL2I Bulk temperature ввести пристеночную температуру гильзы (температуру охлаждающей жидкости): 60 (60 ° С), ОК.

 

14. Согласование температур

 

Для согласования температур, использующихся при расчёте, выбрать:

 


M_M: Solution>Analysis Type>Analysis Options.

 


В открывшемся окне в поле [TOFFST] Temperature difference ввести разницу между абсолютным нулём и используемой шкалой Цельсия: 273.

 

15. Задание начальных условий


M_M: Solution>Define Loads>Apply>Thermal>Temperarure>Uniform Temp.

 

В открывшемся окне в поле [TUNIF] ввести 100 (100° С) - начальная температура для расчёта на первой итерации, ОК.


16 Установка параметров расчёта


М_М: Solution>Analysis Typ>New Analysis.

 

Выбрать нестационарный тип анализа: Transient, ОК.


M_M: Solution>Load Step Opts>Time/Frequenc>Time-Time Step.

 

В открывшемся окне в поле [TIME] ввести время окончания шага расчета: 50.

В поле (DELTIM) ввести величину временного шага расчёта: 10.

В поле [КВС] установить переключатель в положение Stepped, ОК.


М_М: SoIution>Load Step Opts>0utput Ctris>DB/Results File.

 

В поле FREQ для частоты записи результатов в файл выбрать Every substep (записывать результаты каждого шага), ОК.

 

17. Запуск задачи на решение


М_М: Solution>Solve-Current LS.

 

Закрыть окно /STATUS Command: File>Close.

В окне Solve Current Load Step нажать ОК.

При необходимости нажать кнопку ОК в окне Verify.

После решения задачи закрыть окно Information (с сообщением "Solution is done"), нажав Close.

Анализ результатов (Postprocessing)

 

18. Чтение результатов расчёта


М_М: General Postproc>Read Results>Last Set (чтение результатов, рассчитанных на последней итерации).

 

19. Вывод полей распределения температур в виде изолиний


M_M: General Postproc>Contour Plot>NodalSolu.


Выбрать DOF Solution>Temperature, ОК.
Результаты расчёта полей температур в виде изолиний представлены на рисунке 7.

 

Поле температур

Рисунок 7 - Поля температур

20. Вывод компонентов теплового потока в векторной форме


М_М: General Postproc>Plot Results>Vector Plot>Predefined.

 

В поле Item Vector item to be plotted в левом списке выбрать Flux & gradient, в правом списке - Thermal flux TF (тепловой поток), ОК.

Результаты расчёта теплового потока в векторной форме представлены на рисунке 8.

 

Теполовой поток

Рисунок 8 - Тепловой поток

 

Также можно узнать температуру в любой точке гильзы.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Рассылка

подробней о рассылке

Последнее в разделе

© ProCae.ru 2007-2010 При полной или частичной перепечатке редакционных и авторских материалов гиперссылка на «ProCae.ru» обязательна

сушка для овощей и фруктов черкассы что нужно для оформления загранпаспорта нового образца