问题描述:一个30公斤重、温度为70℃的铜块,以及一个20公斤重、温度为80℃的铁块,突然放入温度为20℃、盛满了300升水的、完全绝热的水箱中,如图所示。
过了一个小时,求铜块与铁块的最高温度(假设忽略水的流动)。
材料热物理性能如下:热性能单位制铜铁水导热系数W/m℃ 383 37密度Kg/m 8889 7833 996比热J/kg℃ 390 448 4185菜单操作过程:一、设置分析标题1、选择“Utility Menu>File>Change Jobname”,输入文件名Transient1。
2、选择“Utility Menu>File>Change Title”输入Thermal Transient Exercise 1。
二、定义单元类型1、选择“Main Menu>Preprocessor”,进入前处理。
2、选择“Main Menu>Preprocesor>Element Type>Add/Edit/Delete”。
选择热平面单元plane77。
三、定义材料属性1、选择“Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models”,在弹出的材料定义窗口中顺序双击Thermal选项。
2、点击Conductivity,Isotropic,在KXX框中输入383;点击Density,在DENS框中输入8898;点击Specific Heat,在C框中输入390。
3、在材料定义窗口中选择Material>New Model,定义第二种材料。
4、点击Conductivity,Isotropic,在KXX框中输入70;点击Density,在DENS框中输入7833;点击Specific Heat,在C框中输入448。
5、在材料定义窗口中选择Material>New Model,定义第三种材料。
6、点击Conductivity,Isotropic,在KXX框中输入.61;点击Density,在DENS框中输入996;点击Specific Heat,在C框中输入4185。
四、创建几何模型1、选择“Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas->Retangle>By Dimensions”,输入X1=0, Y1=0, X2=, Y2=, 点击Apply;输入X1=, Y1=, X2= ,Y2=, 点击Apply;输入X1= Y1=, X2= Y2=+, 选择OK。
2、选择“Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Operate>Booleans>Overlap”,选择Pick All。
3、选择“Utility Menu>Plotctrls>Numbering>Areas, on”。
4、选择“Utility Menu>Plot>Areas”。
五、划分网格1、选择“Main Menu>Preprocessor>-Attributes->Define->All Areas”,选择材料1。
2、选择“Main Menu>Preprocessor>Meshing->Size Cntrls->-Manualsize->-Global->Size”,输入单元大小。
3、选择“Main Menu>Preprocessor>Meshing->Mesh->-Areas->Mapped>3 or 4 sided”,选择铜块。
4、选择“Main Menu>Preprocessor>-Attributes->Define->All Areas”,选择材料2。
5、选择“Main Menu>Preprocessor>Meshing->Mesh->-Areas->Mapped>3 or 4 sided”,选择铁块。
6、选择“Main Menu>Preprocessor>-Attributes->Define->All Areas”,选择材料3。
7、选择“Main Menu>Preprocessor>Meshing->Size Cntrls->-Manualsize->-Global->Size”,输入单元大小。
8、选择“Main Menu>Preprocessor>Meshing->Mesh->-Areas->Free”,选择水箱。
9、选择“Utility Menu>Plot>Area”。
六、进行稳态分析设置初始条件1、选择“Main Menu>Solution>-Analysis Type->New Analysis”,选择Transient,定义为瞬态分析。
2、选择“Main Menu>Solution>-Load Step Opts>Time/Frenquenc>Time Integration”,将TIMINT设定为 off,首先进行稳态分析。
3、选择“Main Menu>Solution>-Load Step Opts>Time/Frenquenc>Time-Time Step”,设定TIME为、DELTIM也为4、选择“Utility Menu: Select>Entities”,在对话框中自上而下依次选择:Elements,By Attributes,Material num,在“Min, Max”框中输入3,选择From Full,点击APPLY;选择选择Nodes,Attached to, Element,点击OK。
5、选择“Main Menu>Solution>-Loads->Apply>-Thermal->Temperature>On Nodes”,选择Pick All, 输入20。
6、选择“Utility Menu: Select>Entities”,在对话框中自上而下依次选择:Elements,By Attributes,Material num,在“Min, Max”框中输入2,选择From Full,点击APPLY;选择选择Nodes,Attached to, Element,点击OK。
7、选择“Main Menu>Solution>-Loads->Apply>-Thermal->Temperature>On Nodes”,选择Pick All, 输入80。
8、选择“Utility Menu>Select>Entities”,在对话框中自上而下依次选择:Elements,By Attributes,Material num,在“Min, Max”框中输入1,选择From Full,点击APPLY;选择选择Nodes,Attached to, Element,点击OK。
9、选择“Main Menu>Solution>-Loads->Apply>-Thermal->Temperature>On Nodes”,选择Pick All, 输入70。
10、选择“Utility Menu>Select Everything”。
11、Main Menu>Solution>-Solve->Current LS”。
七、进行瞬态分析1、选择“Main Menu>Solution>-Load Step Opts>Time/Frenquenc>Time-Time Step”,设定TIME=3600,DELTIM=26, 最小、最大时间步长分别为2, 200, 将Autots设置为ON。
2、选择“Main Menu>Solution>-Load Step Opts>Time/Frenquenc>Time Integration”,将TIMINT设置为ON。
3、选择“Main Menu>Solution>-Loads->Delete>-Thermal->Temperature>On Nodes”,选择Pick All,删除稳态分析定义的节点温度。
4、选择“Main Menu>Solution>-Load Step Opts>Output Ctrls->DB/Results”,选择Every Substeps。
5、选择“Main Menu>Solution>-Solve->Current LS”。
八、后处理1、选择“Main Menu>TimeHist PostPro”,进入POST26。
2、选择“Main Menu>TimeHist PostPro>Define Variables”,点击Add,选择Solution summary,点击OK,在User specified label框中输入dtime,选择Solution Items和StepTime,点击OK定义子步时间为2号变量。
3、选择“Main Menu>TimeHist PostPro>Define Variables”,点击Add,选择Nodal result,点击OK,在User specified label框中输入T_Copper,在Node number框中输入node,,0),点击OK定义3号变量。
同理可以定义其他节点解。
4、选择“Main Menu>TimeHist PostPro>Graph Virables”,输入变量代号,显示各变量随时间变化的曲线。
5、选择“Main Menu>General Postproc”,进入POST1。
6、选择“Main Menu>General Postproc>-Read Results->Last set”。
7、选择“Main Menu>General Postproc>Plot result>Nodal Solution”,选择temperature。
等效的命令流方法/filename,transient1/title, Thermal Transient Exercise 1!进入前处理/prep7et,1,plane77! 定义单元类型mp,kxx,1,383! 定义材料热性能参数mp,dens,1,8889!1~铜,2~铁,3~水mp,c,1,390mp,kxx,2,70mp,dens,2,7837mp,c,2,448mp,kxx,3,mp,dens,3,996mp,c,3,4185!创建几何实体rectnag,0,,0,rectang,,,,rectang,布尔操作/pnum,area,1aplot!划分网格aatt,1,1,1eshape,2esize,amesh,2aatt,2,1,1amesh,3aatt,3,1,1eshape,3esize,amesh,4/pnum,mat,1eplotfinish/soluantype,transtimint,off!先作稳态分析,确定初始条件time,!设定只有一个子步的时间很小的载荷步deltim,esel,s,mat,,3nsle,sd,all,temp,20esel,s,mat,,2nsle,sd,all,temp,80esel,s,mat,,1nsle,sd,all,temp,70allselsolve!得到初始温度分布!进行瞬态分析time,3600timint,on!打开时间积分deltim,26,2,200!设置时间步长,最大及最小时间步长autots,on!打开自动时间步长ddelet,all,temp!删除稳态分析中定义的节点温度outres,all,1!将每个子步的值写入数据库文件solvefinishsave!进入POST26后处理/post26solu,2,dtime,,dtime!2~每一子步采用的时间步长nsol,3,node,,0),temp,,T_Copper!3~铜块的中心点nsol,4,node,,0),temp,,T_Iron!4~铁块的中心点nsol,5,node(30,0,0),temp,,T_H2O_Bot!5~水箱的底部nsol,6,node(30,50,0),temp,,T_H2O_Top!6~水箱的顶部nsol,7,node(0,25,0),temp,,T_H2O_Left!7~水箱的左部nsol,8,node(60,25,0),temp,,T_H2O_Right!8~水箱的右部Plvar,2plvar,3,4,5,6,7,8finish!进入POST1后处理/post1!设置为最后一个载荷子步set,lastesel,s,mat,,1nsle,sesel,s,mat,,2 nsle,s plnsol,temp finish。