ABAQUS熱輻射分析案例-有限元實(shí)例

2017-06-12  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

1. 概述

  熱分析用于計(jì)算一個(gè)系統(tǒng)或部件的溫度分布及其它熱物理參數(shù),如熱量的獲取或損失、熱梯度、熱流密度等。熱分析在許多工程應(yīng)用中扮演重要角色,如內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)、換熱器、管路系統(tǒng)等。Abaqus熱分析類型包括穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)和瞬態(tài)傳熱,傳熱方式有熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流以及熱輻射三種。

  本文采用Abaqus軟件模擬一個(gè)直徑1m、高1m、初始溫度200k的金屬實(shí)心圓柱體在300k的環(huán)境中(假設(shè)沒有對(duì)流換熱)的熱輻射降溫過程。

以下是該圓柱體的材料性能參數(shù):

密度:7850kg/m3

彈性模量:2E11Pa

泊松比:0.3

傳熱系數(shù):60.64W/(m*k)

比熱容:460J/(kg*K)

2. 模擬過程

首先設(shè)置模型的絕對(duì)溫度為0以及Stefan-Boltzmann約束為5.67E-8,如圖1,

圖1 絕對(duì)溫度及約束設(shè)定

  創(chuàng)建軸對(duì)稱部件Part-1,在草圖中繪制以坐標(biāo)點(diǎn)(0,0)和(0.5,1)為對(duì)角線定點(diǎn)的矩形。

圖2 創(chuàng)建軸對(duì)稱部件

為部件定義材料屬性。

圖3 創(chuàng)建軸對(duì)稱部件

定義獨(dú)立的部件實(shí)例。

圖4 定義部件實(shí)例

為部件實(shí)例劃分網(wǎng)格,使用熱傳導(dǎo)單元,單元基本尺寸為0.05。

圖5 網(wǎng)格劃分

創(chuàng)建Set集合。

圖6 Set集合創(chuàng)建

創(chuàng)建瞬態(tài)熱傳導(dǎo)分析步,并設(shè)定合適的初始增量步長(zhǎng)。

圖7 創(chuàng)建分析步

   為分析步設(shè)置相應(yīng)的場(chǎng)變量和歷程變量輸出。

圖8 輸出設(shè)置

   設(shè)定部件的環(huán)境溫度為300K及熱輻射率為1。

圖9 環(huán)境溫度和熱輻射率設(shè)置

使用預(yù)定義場(chǎng)設(shè)定部件的初始溫度值200K。

圖10 初始溫度設(shè)置

創(chuàng)建作業(yè)并提交分析計(jì)算。

圖11 創(chuàng)建作業(yè)并提交計(jì)算

3. 結(jié)果查看

查看不同時(shí)刻的溫度場(chǎng)云圖。

圖12 不同時(shí)刻的溫度場(chǎng)云圖

對(duì)溫度場(chǎng)云圖進(jìn)行三維顯示。

圖13 三維溫度場(chǎng)云圖

 繪制Set-1集合中9個(gè)點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化的曲線。

  圖14 選定點(diǎn)的溫度-時(shí)間曲線繪制

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