第7章 非稳态热分析
Command: AUTOTS
GUI: Main Menu>Solution>Load Step Opts>Time/Frequenc>Time and Substps ·时间积分效果：（如果将此选项设定为OFF，将进行稳态热分析） Command: TIMINT
GUI: Main Menu>Solution>Load Step Opts>Time/Frequenc>Time Integration （3）输出选项 ·控制打印输出：（本选项可将任何结果数据输出到*.out 文件中） Command: OUTPR
GUI: Main Menu>Solution>Load Step Opts>Output Ctrls>Solu Printout ·控制结果文件：（控制*.rth的内容） Command: OUTRES
GUI: Main Menu>Solution>Load Step Opts>Output Ctrls>DB/Results File （4）存盘求解
7.3.3 后处理
ANSYS提供两种后处理方式：
·POST1，可以对整个模型在某一载荷步（时间点）的结果进行后处理； Command: POST1
GUI: Main Menu>General Postproc.
·POST26，可以对模型中特定点在所有载荷步（整个瞬态过程）的结果进行后处理。 Command: POST26
GUI: Main Menu>TimeHist Postproc 1、用POST1进行后处理
·进入POST1后，可以读出某一时间点的结果： Command: SET
GUI: Main Menu>General Postproc>Read Results>By Time/Freq
如果设定的时间点不在任何一个子步的时间点上，ANSYS会进行线性插值。
·此外还可以读出某一载荷步的结果：
GUI: Main Menu>General Postproc>Read Results>By Load Step
然后就可以采用与稳态热分析类似的方法，对结果进行彩色云图显示、矢量图显示、打印列表等后处理。
2、用POST26进行后处理
·首先要定义变量：
Command: NSOL or ESOL or RFORCE
GUI: Main Menu>TimeHist Postproc>Define Variables ·然后就可以绘制这些变量随时间变化的曲线： Command: PLVAR
GUI: Main Menu>TimeHist Postproc>Graph Variables
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ANSYS流体及热场分析
或列表输出： Command: PRVAR
GUI: Main Menu>TimeHist Postproc>List Variables
此外，POST26还提供许多其它功能，如对变量进行数学操作等，请参阅《ANSYS Basic Analysis Procedures Guide》
实例7－1：钢球非稳态传热过程分析
一个直径为12cm，温度为1000℃的钢制小球突然被放入了盛满了水的、完全绝热的横截面直径和高度均为60cm的圆柱体水槽内（钢球放在水槽的正中央），水的温度为18℃，材料参数表如表7.1所示。试求10分钟后钢球与水的温度场分布。
表7.1 物性参数表
热性能 导热系数 密度 比热 单位制 W/m℃ Kg/m3 J/kg℃ 铁 70 7800 448 水 0.60 1000 4200 该问题是典型的瞬态传热问题，研究对象为钢球和水。由于对称性，在求解过程中取钢球和水中心纵截面的1/4建立几何模型，如图7-1所示。本例选取PLANE55轴对称单元进行求解。
图7-1 几何模型
——附带光盘“Ch7\\实例7－1_start” ——附带光盘“Ch7\\实例7－1_end” ——附带光盘“AVI\\Ch7\\7－1.avi”
1、定义工作文件名
选择Utility Menu>File>Change Jobname，弹出Change Jobname对话框。在对话框中将工作名改为example7-1，单击OK关闭该对话框。选择Main Menu>Preferences，弹出Preferences for GUI Filtering对话框，选中Thermal复选框，然后单击Ok按钮关闭该对话框。
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第7章 非稳态热分析
2、定义单元类型
选择Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，弹出Element Type对话框，单击Add按钮，弹出Library of Element Types对话框。在Library of Element Types对话框的两个列表框中分别选择Thermal Solid、Quad 4node 55选项，如图7-2所示。单击OK按钮关闭该对话框。
图7-2 单元类型列表对话框
单击Element Type对话框中的Options按钮，弹出PLANE55 element type options对话框，在Element behavior K3下拉列表框中选择Axisymmetric选项，其余选项均采用默认设置，如图7-3所示，单击OK关闭该对话框。单击Element Type对话框中的Close按钮关闭该对话框。
图7-3 PLANE55单元属性设置对话框
3、定义材料性能参数
1、选择Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Model，弹出Define Material Model Behavior对话框，如图7-4所示。
2、在Material Models Available列表中依次双击Thermal、Conductivity、Isotropic选项，弹出Conductivity for Material Number1对话框，在文本框中输入钢的导热系数70，如图7-5所示，点击OK关闭对话框。
3、双击Define Material Model Behavior对话框上的Specific Heat按钮，弹出Specific Heat for Material Number1对话框，在文本框中输入钢的比热448，如图7-6所示，单击OK按钮关闭该对话框。
4、双击Define Material Model Behavior对话框上的Density按钮，弹出Density for Material Number1对话框，在文本框中输入钢的密度7800，如图7-7所示，单击OK按钮关闭该对话框。
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ANSYS流体及热场分析
图7-4 定义材料属性对话框 图7-5 定义材料导热系数对话框
图7-6 定义材料比热对话框 图7-7 定义材料密度对话框
5、定义水的材料属性：在Define Material Model Behavior对话框中选择Material>New Model，弹出Define Material ID对话框，在文本框中输入材料参数号2，如图7-8所示单击OK按钮关闭该对话框。
图7-8 定义材料编号对话框
6、在Material Models Available列表中依次双击Thermal、Conductivity、Isotropic选项，弹出Conductivity for Material Number2对话框，在文本框中输入水的导热系数0.6，点击OK关闭对话框。
7、双击Define Material Model Behavior对话框上的Specific Heat按钮，弹出Specific Heat for Material Number2对话框，在文本框中输入水的比热4200，单击OK按钮关闭该对话框。
8、双击Define Material Model Behavior对话框上的Density按钮，弹出Density for Material Number2对话框，在文本框中输入水的密度1000，单击OK按钮关闭该对话框。关闭Define Material Model Behavior对话框。 4、创建几何模型
1、选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dimensions，弹出Create Rectangle by Dimensions对话框，如图7-9所示，在X1、X2文本框中分别输入0、0.3，在Y1、Y2文本框中分别输入0、0.3，然后单击OK按钮确认设置。
2、选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>By Dimensions，弹出Circular Areas by Dimensions对话框。参照图7-10对其进行设置，然后单击OK确认设置。
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第7章 非稳态热分析
图7-9 创建矩形面对话框 图7-10 创建圆面对话框
3、选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Overlap>Areas，弹出Overlap Areas对话框。单击Pick All按钮选取所有的面。
4、选择Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Compress Numbers，弹出Compress Numbers对话框。在Label Item to be compressed下拉列表框中选择All选项，单击OK按钮确认设置。
5、选择Utility Menu>PlotCtrls>Numbering，弹出Plot Numbering Controls对话框，选择LINE选项，使其状态从Off变为On，其余选项均采用默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。完成上述操作后，生成的几何模型如图7-11所示。
图7-11 生成的几何模型
5、划分有限元网格
1、选择Utility Menu>Plot>Lines。
2、选择Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Lines>Picked Lines，弹出Element Size on菜单，在文本框中输入4，5，单击OK按钮，弹出Element Size on Picked Lines对话框，在NDIV文本框中输入划分的网格单元个数30，在SPACE文本框中输入0.1，如图7-12所示，单击OK按钮关闭对话框。
3、选择Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Lines>Picked Lines，弹出Element Size on菜单，在文本框中输入6，7，单击OK按钮，弹出Element Size on Picked Lines对话框，在NDIV文本框中输入划分的网格单元个数32，在SPACE文本框中输入0.1，单击OK按钮关闭对话框。
4、选择Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Lines>Picked Lines，弹出Element Size on菜单，在文本框中输入3，单击OK按钮，弹出Element Size on Picked Lines对话框，10