搜索ANSYS傳熱分析入門實(shí)例（轉(zhuǎn)載）
2017-06-06 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
本實(shí)例屬于ANSYS入門級仿真案例,適合初學(xué)者參考學(xué)習(xí)。
問題描述:
用實(shí)驗(yàn)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(nèi)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(nèi)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(shù)據(jù):
| 幾何模型(mm) | 模型參數(shù) |
|
幾何尺寸:如左圖標(biāo)記 材料類型:純凈水 材料屬性:傳熱系數(shù)k=0.61W/(m·℃)密度:=996kg/m3比熱容:=4185J/(kg·℃) 邊界條件:空氣對流系數(shù)=7W/(m2·℃)環(huán)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(huán)境中,使用量程為0-100℃的溫度計(jì)每隔300秒測量一次溫度。測量點(diǎn)在杯底邊線處。
實(shí)驗(yàn)情況:
結(jié)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(shù)W/(M2*C)
Tair=24.5 !環(huán)境溫度
Twater=71.5 !水初始溫度
ET,1,SOLID87 !定義熱力學(xué)單元
MP,KXX,1,0.61 !水的熱學(xué)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(wǎng)格劃分
/SOLU
ANTYPE,TRANS !瞬態(tài)分析類型
IC,ALL,TEMP,Twater !初始溫度設(shè)定
SFA,ALL,,CONV,Hair, ,Tair !加載對流邊界
TIME,3600 !分析時間及分析步設(shè)定
AUTOTS,0 !關(guān)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(shù)據(jù)結(jié)果
SOLVE
/POST1
PLNSOL,TEMP !最終溫度分布云圖
FINI
/POST26
NSOL,2,49,TEMP,, TEMP_2, !查看節(jié)點(diǎn)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(jié)果:
3600秒時溫度分布云圖
溫度時間歷程曲線(底面邊線某節(jié)點(diǎn))
整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)如下表。發(fā)現(xiàn)誤差在0-8.2%范圍內(nèi)。
試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算存在較大偏差主要原因是:
1、理論計(jì)算用的對流系數(shù)與現(xiàn)場環(huán)境的實(shí)際對流系數(shù)可能存在較大差異,對流系數(shù)對傳熱的影響非常敏感。
2、有限元仿真計(jì)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(shù)誤差、溫度計(jì)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(diǎn)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(diǎn)差異,結(jié)果和ANSYS Classical有出入。完全不必糾結(jié),懂方法就行了。
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