Workbench瞬態(tài)熱分析
問題描述：將一個溫度為900攝氏度的鋼球放在空氣中冷卻，分別查看鋼球和外部空氣的溫度變化。
分析類型：瞬態(tài)熱分析
分析平臺：ANSYS Workbench 17.0
分析人：技術鄰 一無所有就是打拼的理由
研究模型：自定義
一、引言
結構熱分析主要包括熱傳導、熱對流、熱輻射，熱分析遵循熱力學第一定律，即能量守恒。傳熱即是熱量傳遞，凡是有溫差存在的地方，必然有熱量的傳遞。傳熱現(xiàn)象在現(xiàn)實生活中普遍存在，比如食物的加熱，冷卻，有相變存在的蒸發(fā)冷凝換熱等。熱分析類型主要有穩(wěn)態(tài)熱分析和瞬態(tài)熱分析。穩(wěn)態(tài)熱分析中，我們只關心物體達到熱平衡狀態(tài)時的熱力條件，而不關心達到這種狀態(tài)所用的時間。在穩(wěn)態(tài)熱分析中，任意節(jié)點的溫度不隨時間的變化而變化。一般來說，在穩(wěn)態(tài)熱分析中所需要的唯一材料屬性是熱導率。在瞬態(tài)熱分析中，我們只關心模型的熱力狀態(tài)與時間的函數(shù)關系，比如對水的加熱過程。在瞬態(tài)熱分析中，需要對材料賦予熱導率，密度，比熱容等材料屬性及初始溫度，求解時間和時間增量這些邊界條件。在裝配體的熱分析中，我們還要考慮到接觸區(qū)域傳熱，由于接觸面可能存在表面粗糙度，接觸壓力等情況存在，導致存在接觸熱阻。接觸面存在兩種傳熱方式，一種是附體間的熱傳遞，另一種是通過空隙層的熱傳導，但因為氣體的熱導率比較低，所以接觸熱阻不利于傳熱。由于鋼球散熱與時間有關，我們選擇瞬態(tài)熱分析進行鋼球的散熱分析。
二、分析思路及流程
在分析中，我們忽略空氣的流動。先進行穩(wěn)態(tài)熱分析，獲得瞬態(tài)熱分析的初始條件，然后將其傳遞到瞬態(tài)熱分析中；在瞬態(tài)熱分析中添加空氣對流換熱，來求解隨時間變化的溫度場。分析流程如下圖所示：
三、模型建立及網(wǎng)格劃分：
由于選取模型比較簡單，我們在DM中建立一個鋼球，選擇鋼球的半徑為30mm，然后在外側包絡一層空氣，包絡厚度選擇30mm，由于模型是對稱的，為了節(jié)省計算時間，減少計算量，選取1/4模型進行研究（也可以選取1/8）。由于模型較為簡單，網(wǎng)格采用自動劃分，模型及網(wǎng)格如下圖所示：
四、邊界條件施加及結果分析：
因為該問題為瞬態(tài)熱分析，我們需要先進行穩(wěn)態(tài)熱分析獲得瞬態(tài)熱分析所需要的初始條件，對鋼球設置初始溫度為900攝氏度，空氣初始溫度為22攝氏度，將穩(wěn)態(tài)熱分析的結果作為
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