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)置模型的絕對溫度為0以及Stefan-Boltzmann約束為5.67E-8,如圖1,

圖1 絕對溫度及約束設(shè)定

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

圖2 創(chuàng)建軸對稱部件

為部件定義材料屬性。

圖3 創(chuàng)建軸對稱部件

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。

圖7 創(chuàng)建分析步

   為分析步設(shè)置相應(yīng)的場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)刻的溫度場云圖。

圖12 不同時(shí)刻的溫度場云圖

對溫度場云圖進(jìn)行三維顯示。

圖13 三維溫度場云圖

 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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