Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 23
Текст из файла (страница 23)
В других случаяхрезультатом выбора маршрута GUI станет появление меню или диалогового окна в которомнеобходимо будет выбрать дополнительные опции для реализации специфики, решаемойзадачи.Для всех типов решаемых задач, описанных в этом справочнике, задавайте симулируемыйматериал используя интуитивно понятный интерфейс модели материала. Этот интерфейсиспользует иерархическую древовидную структуру категорий материала, используя которуюбез труда можно выбрать соответствующую модель материала для решаемой задачи.Подробную информацию об интерфейсе модели материала можно найти в справочнике поосновному анализу (ANSYS Basic Analysis Guide) раздел интерфейс модели материала(Material Model Interface).Глава 2. Стационарный тепловой анализ.2.1. Определение стационарного анализа.Стационарный тепловой анализ поддерживают следующие модули ANSYS:••••Multiphysics.Mechanical.FLOTRAN.Professional.Стационарный тепловой анализ определяет эффекты неизменных тепловых нагрузок(граничных условий) на систему или компонент системы.
Расчетчик часто проводитстационарный анализ для задания начальных условий нестационарного теплового анализа.Стационарный анализ также может быть последним шагом в нестационарном тепловоманализе, выполняется после снижения всех переходных эффектов.Вы можете использовать стационарный тепловой анализ для определения значенийтемпературы, тепловых градиентов, тепловых потоков и плотности тепловых потоков,114которые вызваны в объекте неизменными тепловыми нагрузками.
Мы говорим о такихнагрузках как:••••••Конвекция.Излучение.Тепловые потоки.Плотности тепловых потоков (тепловой поток, приходящийся на единичнуюповерхность).Энерговыделение (тепловой поток, проходящий через единичный объем).Постоянные граничные температуры.Стационарный тепловой анализ также может быть линейным, с постоянными свойствамиматериалов; или нелинейным, со свойствами материалов, зависящими от температуры.Тепловые свойства большинства материалов на самом деле зависят от температуры, поэтомуобычно тепловой анализ нелинейный. Включение эффектов излучения также делает анализнелинейным.2.2.
Доступные для теплового анализа элементы.ANSYS содержит 40 элементов (описываемых ниже) с помощью которых Вы можетепровести стационарный тепловой расчет.Все из нижеприведенных элементов поддерживают как стационарный, так и нестационарныйанализ.115Таблица Двумерные элементы.ЭлементPLANE35PLANE55PLANE75Размерность2-D2-D2-DPLANE772-DPLANE782-DВид, характеристикаТреугольник, шесть узловЧетырехугольник, четыре узлаГармонический, четыре узлаЧетырехугольник, восемьузловГармонический, восемь узловПараметрТемпература (в каждом узле)Температура (в каждом узле)Температура (в каждом узле)Температура (в каждом узле)Температура (в каждом узле)Таблица Трехмерные элементы.ЭлементSOLID70SOLID87SOLID90Размерность3-D3-D3-DВид, характеристикаБлок, восемь узловТетраэдр, десять узловБлок, двадцать узловПараметрТемпература (в каждом узле)Температура (в каждом узле)Температура (в каждом узле)Таблица Элементы передачи излучения.ЭлементLINK31Размерность2-D или 3-DВид, характеристикаЛиния, два узлаПараметрТемпература (в каждом узле)Вид, характеристикаЛиния, два узлаЛиния, два узлаПараметрТемпература (в каждом узле)Температура (в каждом узле)Таблица Проводящие элементы.ЭлементLINK32LINK33Размерность2-D3-DТаблица Элементы конвекции.ЭлементLINK34Размерность3-DВид, характеристикаЛиния, два узлаПараметрТемпература (в каждом узле)ЭлементSHELL57Размерность3-DВид, характеристикаЧетырехугольник, четыре узлаПараметрТемпература (в каждом узле)116Таблица Элементы совместного анализа.ЭлементРазмерностьPLANE132-DCONTAC482-DCONTAC493-DFLUID1163-DSOLID5SOLID983-D3-DPLANE672-DLINK683-DSOLID693-DSHELL1573-DВид,характеристикаТемпература –(механическое)напряжение, четыреузлаТемпература –(механическое)напряжение, 3 узлаТемпература –(механическое)напряжение, 5 узловТемпература –жидкость, 2 или 4узла.Температура (механическое)напряжение,температура –электричество, 8узлов.Температура (механическое)напряжение,температура –электричество, 10узлов.Температура –электричество, 4узла.Температура –электричество, 2узла.температура –электричество, 8узлов.Температура –электричество, 4узла.ПараметрТемпература,структурныесмещения,электрическоенапряжение,магнитныйвекторный потенциали магнитныйскалярныйпотенциал.Температура,структурныесмещенияТемпература,структурныесмещенияТемпература,давлениеТемпература,структурныесмещения,электричество.Температура,структурныесмещения,электрическоенапряжение,магнитныйвекторный потенциалТемпература,электрическоенапряжениеТемпература,электрическоенапряжениеТемпература,электрическоенапряжениеТемпература,электрическоенапряжение117Таблица Специальные элементы.ЭлементРазмерностьMASS711-D, 2-D, or 3-DCOMBIN371-DSURF1512-DSURF1523-DВид,характеристикаМасса, один узелЭлемент управления,4 узла.Элементповерхностногоэффекта, 2 или 4 узлаЭлементповерхностногоэффекта, 4 или 9узловTARGE1692-DTarget segmentelementTARGE1703-DTarget segmentelementКонтактный элементповерхность кповерхности, 2 узла.Контактный элементповерхность кповерхности, 3 узла.Контактный элементповерхность кповерхности, 4 узла.Контактный элементповерхность кповерхности, 8 узлов.Матричный элементили элемент матрицыизлучения, безопределеннойгеометрииCONTA1712-DCONTA1722-DCONTA1733-DCONTA1743-DMATRIX50Как определено изтипов элементов,включаемых в этотсуперэлементINFIN92-DБесконечная граница,два узлаINFIN473-DБесконечная граница,четыре узлаCOMBIN141-D, 2-D, or 3-DКомбинированныйэлемент, два узлаПараметрТемператураТемпература,структурныесмещения,периодическоеповторение,давление.ТемператураТемператураТемпература,структурныесмещенияТемпература,структурныесмещенияТемпература,структурныесмещенияТемпература,структурныесмещенияТемпература,структурныесмещенияТемпература,структурныесмещенияКак определено изтипов элементов,включаемых в этотсуперэлементТемпература,магнитныйвекторный потенциалТемпература,магнитныйвекторный потенциалТемпература,структурныесмещения,периодическоеповторение,118COMBIN39COMBIN401-DКомбинированныйэлемент, два узла1-DКомбинированныйэлемент, два узладавление.Температура,структурныесмещения,периодическоеповторение,давление.Температура,структурные смещения,периодическоеповторение, давление.1192.3.
Команды, используемые в тепловом анализе.Примеры стационарного теплового анализа (командный метод) и стационарного тепловогоанализа (интерактивный метод) показывают, каким образом можно выполнить стационарныйтепловой анализ посредством команд и через GUI соответственно.2.4. Алгоритм проведения теплового анализа.Процедура для проведения теплового анализа содержит три основных шага:•••Построение модели.Задание граничных условий и получение решения.Обзор результатов.Несколько следующих параграфов содержат информацию о том, что необходимо сделать длявыполнения указанных пунктов. Вначале будет дано общее описание задач, выполнениекоторых необходимо для выполнения каждого шага.
Затем следует пример стационарноготеплового решения соединения труб. Этот пример покажет, как решать тепловыестационарные задачи интерактивным и командным методом.2.5. Построение модели.Первым шагом при построении модели обычно является присвоение имени задаче и заглавиядля Вашего анализа. Затем Вы используете препроцессор ANSYS (PREP7) для задания типаэлементов, вещественных констант, свойств материалов, и геометрии модели (этапоследовательность общая для большинства задач). В справочнике по созданию конечноэлементной модели (ANSYS Modeling and Meshing Guide) дается подробное объяснение этихпунктов.Для теплового анализа Вы должны помнить о следующем:•Для задания типа элемента используется:Команда: ETGUI: Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete•Для задания постоянных свойств материалов используется:Команда: MPGUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>ThermalДля задания свойств материала зависящих от температуры, необходимо задать таблицутемператур (для этого используются команды MPTEMP или MPTGEN), затемсоответствующие величины свойств материала (команда MPDATA).Маршрут GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>Thermal120Для задания коэффициента теплоотдачи (HF), зависящего от температуры используйте тотже самый маршрут GUI или те же команды.Предупреждение.Если Вы задаете коэффициент теплоотдачи (HF), зависящий от температуры вполиномиальной форме, то следует определить таблицу температур перед тем, какопределите другие материалы, имеющие постоянные свойства.2.5.1.
Создание геометрии модели.Не существует определенной процедуры для построения модели; процедуры, которыенеобходимо выполнить для создания модели зависят от размера, формы структуры, которуюВам необходимо моделировать. Поэтому следующие несколько параграфов дают толькообщий обзор этих процедур. Подробную информацию по процедурам моделирования иналожению сетки смотрите в ANSYS Modeling and Meshing Guide.Первый шаг в создании модели заключается в построении элементов модели, анализ которыхВам необходимо провести. Можно строить модель из готовых элементов, таких какокружности и прямоугольники (так называемые примитивы), или вручную задавать узлы иэлементы для модели.
Двумерные примитивы называются площадями, трехмерныеобъемами.Размеры модели базируются на глобальной системе координат. По умолчанию глобальнаясистема координат Декартова с осями X, Y и Z; Вы можете выбрать другую системукоординат если есть на то желание. Моделирование также использует рабочую плоскость –перемещаемая контрольная плоскость, используемая для размещения и ориентации модели впространстве.
Вы можете включить отображение сетки рабочей плоскости.Используя булевы операции можно объединять или разделять используемые примоделировании примитивы. Например, Вы можете сложить вместе две площади длясоздания одной площади, которая включает все части первичных площадей. Также можноналожить одну площадь на другую, затем отнять вторую площадь от первой.
Эта операциясоздает новую площадь с отсеченной частью в месте пересечения площади 2 с площадью 1.После завершения построения модели Вы накладываете сетку, для того чтобы “заполнить”модель узлами и элементами. Подробную информацию по мешированию смотрите в ANSYSModeling and Meshing Guide.2.6. Задание граничных условий и решение задачи.Необходимо определить: тип анализа, опции решения, граничные условия, опции шаганагружения и запустить конечно элементное решение.2.6.1. Задание типа анализа.Выполните следующее:••В GUI, выберете следующий путь Main Menu Solution> Analysis Type> NewAnalysis> Steady-state (static).Если это новый анализ используйте команду ANTYPE,STATIC,NEW.121•Если необходимо повторно запустить предыдущий анализ (например, для заданиядополнительных граничных условий), используйте команду ANTYPE,STATIC,REST.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
