搜索ANSYS傳熱分析入門實例（轉載）
2017-06-06 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
本實例屬于ANSYS入門級仿真案例,適合初學者參考學習。
問題描述:
用實驗和有限元方法求解一杯熱水在房間中冷卻過程的溫度變化情況。恒溫24.5度的房間內放置有初始溫度為71.5度的一杯熱水,分析傳熱冷卻過程中一小時內水溫隨時間的變化情況。忽略紙杯熱傳遞的影響,只考慮水與空氣的對流傳熱。
模型數據:
| 幾何模型(mm) | 模型參數 |
|
幾何尺寸:如左圖標記 材料類型:純凈水 材料屬性:傳熱系數k=0.61W/(m·℃)密度:=996kg/m3比熱容:=4185J/(kg·℃) 邊界條件:空氣對流系數=7W/(m2·℃)環境溫度=24.5℃ 初始溫度=71.5℃ |
使用紙杯盛滿熱水,初始溫度為71.5℃,將其放置在24.5℃的常溫環境中,使用量程為0-100℃的溫度計每隔300秒測量一次溫度。測量點在杯底邊線處。
實驗情況:
結果:
ANSYS命令流:
/PREP7
R1=0.025 !水杯下端半徑(M)
R2=0.032 !水杯上端半徑
H=0.07 !水杯高度
Hair=7 !空氣對流系數W/(M2*C)
Tair=24.5 !環境溫度
Twater=71.5 !水初始溫度
ET,1,SOLID87 !定義熱力學單元
MP,KXX,1,0.61 !水的熱學屬性
MP,DENS,1,996
MP,C,1,4185
CONE,R1,R2,0,H,0,360, !幾何建模
ESIZE,0.006 !單元劃分大小
VMESH,ALL !網格劃分
/SOLU
ANTYPE,TRANS !瞬態分析類型
IC,ALL,TEMP,Twater !初始溫度設定
SFA,ALL,,CONV,Hair, ,Tair !加載對流邊界
TIME,3600 !分析時間及分析步設定
AUTOTS,0 !關閉自動時間步長
NSUBST,12 !12個子步
KBC,0 !階躍加載
OUTRES,ALL,1 !每一步均儲存數據結果
SOLVE
/POST1
PLNSOL,TEMP !最終溫度分布云圖
FINI
/POST26
NSOL,2,49,TEMP,, TEMP_2, !查看節點溫度變量2隨時間變化趨勢
XVAR,1 !定義X軸為時間
PLVAR,2 !變量2繪圖
結果:
3600秒時溫度分布云圖
溫度時間歷程曲線(底面邊線某節點)
整理試驗數據和仿真數據如下表。發現誤差在0-8.2%范圍內。
試驗結果與理論計算存在較大偏差主要原因是:
1、理論計算用的對流系數與現場環境的實際對流系數可能存在較大差異,對流系數對傳熱的影響非常敏感。
2、有限元仿真計算未考慮紙杯對其散熱的影響。
3、溫度測量誤差(時間記錄誤差、讀數誤差、溫度計誤差)
考慮到有些朋友只對Ansys Workbench熟悉,小編對本案例還做了Workbench仿真。有木有感動啊?別說太多,只需點個Zan就夠了,覺得文章不錯麻煩多多Share,forward and reward ^_^
WB仿真截圖:
注:這里幾何模型有點差異,結果和ANSYS Classical有出入。完全不必糾結,懂方法就行了。
轉自公眾號:ANSYS有限元仿真 Peake
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