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第1章 ANSYS热分析简介及常用操作1

1.1 ANSYS热分析简介2

1.1.1 ANSYS的热分析能力2

1.1.2 ANSYS热分析分类3

1.1.3 ANSYS中与热相关的耦合场分析种类3

1.1.4ANSYS中热分析单元简介3

1.2 ANSYS中常用操作6

1.2.1拾取操作6

1.2.2显示操作7

第2章 热分析基础知识10

2.1传热学基本理论11

2.1.1符号与单位11

2.1.2热传递的方式12

2.1.3热力学第一定律13

2.1.4热分析的控制方程14

2.2热分析有限元法14

2.3热分析网格划分误差及计算误差估计16

第3章 稳态热分析18

3.1稳态热分析概述19

3.1.1稳态热分析定义19

3.1.2稳态热分析的控制方程19

3.2热载荷和边界条件的类型19

3.2.1概述19

3.2.2热载荷和边界条件注意事项20

3.3稳态热分析基本步骤20

第4章 稳态热分析实例详解23

4.1实例一——电线生热分析24

4.1.1问题描述24

4.1.2问题分析24

4.1.3 GUI操作步骤24

4.1.4 APDL命令流程序41

4.2实例二——蒸汽管分析43

4.2.1问题描述43

4.2.2问题分析44

4.2.3 GUI操作步骤44

4.2.4 APDL命令流程序57

4.3实例三——热力管分析62

4.3.1问题描述62

4.3.2问题分析62

4.3.3 GUI操作步骤63

4.3.4 APDL命令流程序81

4.4实例四——肋片换热器分析82

4.4.1问题描述82

4.4.2问题分析82

4.4.3 GUI操作步骤82

4.4.4 APDL命令流程序89

第5章 瞬态热分析与非线性热分析90

5.1瞬态热分析概述91

5.1.1瞬态热分析特性91

5.1.2瞬态分析前处理考虑因素91

5.1.3控制方程91

5.1.4时间积分与时间步长预测92

5.1.5时间步长设置93

5.1.6数值求解过程94

5.1.7瞬态分析准确程度的评估94

5.1.8初始条件的施加95

5.2非线性分析综述97

5.2.1非线性分析特点97

5.2.2稳态非线性求解过程97

5.2.3非线性分析步骤98

第6章 瞬态热分析实例详解107

6.1实例一——钢板加热过程分析108

6.1.1问题描述108

6.1.2问题分析108

6.1.3 GUI操作步骤108

6.1.4 APDL命令流程序116

6.2实例二——钢制零件淬油过程分析118

6.2.1问题描述118

6.2.2问题分析118

6.2.3 GUI操作步骤119

6.2.4 APDL命令流程序125

6.3实例三——温度控制加热器分析128

6.3.1问题描述128

6.3.2问题分析128

6.3.3 GUI操作步骤129

6.3.4 APDL命令流程序137

6.4实例四——两环形零件在一圆筒形水箱中冷却过程137

6.4.1问题描述137

6.4.2问题分析138

6.4.3 GUI操作步骤138

6.4.4 APDL命令流程序144

第7章 热辐射分析145

7.1热辐射基本理论及在ANSYS中的处理方法146

7.1.1热辐射特性146

7.1.2热辐射基本术语146

7.1.3 ANSYS中热辐射的处理方法148

7.2 ANSYS中辐射建模方法149

7.2.1使用辐射线单元建立辐射模型150

7.2.2使用表面效应单元建立辐射模型150

7.2.3使用辐射矩阵单元建立辐射模型152

第8章 热辐射分析实例详解157

8.1实例一——黑体热辐射分析158

8.1.1问题描述158

8.1.2问题分析158

8.1.3 GUI操作步骤158

8.1.4 APDL命令流程序162

8.2实例二——两同心圆柱体间热辐射分析163

8.2.1问题描述163

8.2.2问题分析163

8.2.3 GUI操作步骤163

8.2.4 APDL命令流程序173

8.3实例三——一长方体形坯料空冷过程分析176

8.3.1问题描述176

8.3.2问题分析176

8.3.3 GUI操作步骤176

8.3.4 APDL命令流程序181

8.4实例四——一圆台形物体热辐射分析181

8.4.1问题描述181

8.4.2问题分析182

8.4.3 GUI操作步骤182

8.4.4 APDL命令流程序188

第9章 相变分析190

9.1相变基本术语191

9.1.1相和相变191

9.1.2潜在热量和焓191

9.2 ANSYS中的相变分析基本思路及求解设置192

9.2.1相变分析基本思路192

9.2.2求解设置194

第10章 相变分析实例详解197

10.1实例一——茶杯中水结冰过程分析198

10.1.1问题描述198

10.1.2问题分析198

10.1.3 GUI操作步骤198

10.1.4 APDL命令流程序212

10.2实例二——某零件铸造过程分析215

10.2.1问题描述215

10.2.2问题分析216

10.2.3 GUI操作步骤216

10.2.4 APDL命令流程序225

10.3实例三——某焊接件两焊缝在顺序焊接过程中分析226

10.3.1问题描述226

10.3.2问题分析226

10.3.3 GUI操作步骤226

10.3.4 APDL命令流程序238

第11章FLOTRAN CFD分析简介239

11.1 FLOTRAN CFD分析概述240

11.1.1 FLOTRAN CFD分析的概念240

11.1.2 FLOTRAN CFD分析的种类240

11.2 FLOTRAN CFD分析基础241

11.2.1 FLOTRAN CFD单元的特点241

11.2.2 FLOTRAN CFD分析的一些限制及注意事项242

11.2.3 FLOTRAN CFD分析的主要步骤243

11.2.4 FLOTRAN CFD分析中产生的一些文件244

11.2.5 FLOTRAN CFD分析中提高收敛性和稳定性的常用的工具244

11.2.6 FLOTRAN CFD分析过程中应处理的问题246

第12章CFD分析实例详解249

12.1实例一——长方体热辐射分析250

12.1.1问题描述250

12.1.2问题分析250

12.1.3 GUI操作步骤250

12.1.4 APDL命令流程序257

12.2实例二——某换热器分析258

12.2.1问题描述258

12.2.2问题分析259

12.2.3 GUI操作步骤259

12.2.4 APDL命令流程序272

第13章 自适应网格划分及生死单元技术274

13.1自适应网格划分技术275

13.1.1自适应网格划分技术定义275

13.1.2自适应网格划分的先决条件275

13.1.3自适应网格划分技术的应用方法275

13.1.4定制ADAPT宏（UADAPT.MAC）278

13.1.5自适应网格划分的一些说明279

13.2生死单元技术280

13.2.1单元的生和死的定义280

13.2.2单元生死的基本原理280

13.2.3使用ANSYS结果控制单元生死方法283

13.2.4单元生死技术的注意事项284

第14章 与温度场相关的耦合场分析286

14.1耦合场分析概述287

14.1.1耦合场分析的定义287

14.1.2耦合场分析的类型287

14.1.3直接耦合解法或间接耦合解法的应用范围290

14.1.4涉及热分析的直接耦合和间接耦合分析典型应用实例290

14.2间接手工热-应力耦合分析291

14.2.1基本特点291

14.2.2基本过程292

14.2.3基本操作步骤293

14.3摩擦生热在ANSYS中的计算方法295

第15章 热结构耦合分析实例详解297

15.1实例一——两种不同膨胀系数的物体热应力分析298

15.1.1问题描述298

15.1.2问题分析298

15.1.3 GUI操作步骤298

15.1.4 APDL命令流程序306

15.2实例二——两厚壁筒热应力分析308

15.2.1问题描述308

15.2.2问题分析308

15.2.3 GUI操作步骤308

15.2.4 APDL命令流程序318

15.3实例三——两物体热接触分析320

15.3.1问题描述320

15.3.2问题分析321

15.3.3 GUI操作步骤321

15.3.4 APDL命令流程序330

15.4实例四——某扁挤压筒的热结构耦合分析330

15.4.1问题描述330

15.4.2问题分析331

15.4.3 GUI操作步骤331

15.4.4 APDL命令流程序339

15.5实例五——圆柱形坯料镦粗过程分析340

15.5.1问题描述340

15.5.2问题分析340

15.5.3 GUI操作步骤341

15.5.4 APDL命令流程序351

第16章 摩擦生热分析实例详解352

16.1实例一——两物体相对滑动过程中的摩擦生热分析353

16.1.1问题描述353

16.1.2问题分析353

16.1.3 GUI操作步骤353

16.1.4 APDL命令流程序363

16.2实例二——两物体相对转动过程中的摩擦生热分析368

16.2.1问题描述368

16.2.2问题分析369

16.2.3 GUI操作步骤369

16.2.4 APDL命令流程序376

第17章 高级应用实例详解377

17.1实例一——地下弥散过程分析378

17.1.1问题描述378

17.1.2问题分析378

17.1.3 GUI操作步骤378

17.1.4 APDL命令流程序382

17.2实例二——矩形截面梁稳态热交换过程的分析384

17.2.1问题描述384

17.2.2问题分析384

17.2.3 GUI操作步骤384

17.2.4 APDL命令流程序389

17.3实例三——表面受变压力载荷的矩形截面梁的分析391

17.3.1问题描述391

17.3.2问题分析392

17.3.3 GUI操作步骤392

17.3.4 APDL命令流程序400

17.4实例四——矩形梁的隐式热结构—显式连续分析400

17.4.1问题描述400

17.4.2问题分析401

17.4.3 GUI操作步骤401

17.4.4 APDL命令流程序413

17.5实例五——由铜板连接的两个半导体热电耦合分析414

17.5.1问题描述414

17.5.2问题分析414

17.5.3 GUI操作步骤414

17.5.4 APDL命令流程序421

17.6实例六——圆柱形坯料的电磁感应加热过程的分析421

17.6.1问题描述421

17.6.2问题分析422

17.6.3 GUI操作步骤423

17.6.4 APDL命令流程序441

参考文献442