实验名称：温度场有限元分析
一、实验目的
1. 掌握Ansys分析温度场方法
2. 掌握温度场几何模型
二、问题描述
井式炉炉壁材料由三层组成，最外一层为膨胀珍珠岩，中间为硅藻土砖构成，最里层为轻质耐火黏土砖，井式炉可简化为圆筒，筒内为高温炉气，筒外为室温空气，求内外壁温度及温度分布。

井式炉炉壁体材料的各项参数见表1。

表1 井式炉炉壁材料的各项参数
三、分析过程
1. 启动ANSYS，定义标题。

单击Utility Menu→File→Change Title菜单，定义分析标题为“Steady-state thermal analysis of submarine”
2.定义单位制。

在命令流窗口中输入“/UNITS, SI”，并按Enter 键
3. 定义二维热单元。

单击Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete 菜单，选择Quad 4node 55定义二维热单元PLANE55
4.定义材料参数。

单击Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models菜单
5. 在右侧列表框中依次单击Thermal→Conductivity→Isotropic，在KXX文本框中输入膨胀珍珠岩的导热系数0.04，单击OK。

6. 重复步骤4和5分别定义硅藻土砖和轻质耐火黏土砖的导热系数为0.159和0.08，点击Material新建Material Model菜单。

7.建立模型。

单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→By Dimensions菜单。

在RAD1文本框中输入0.86，在RAD2文本框中输入0.86-0.065，在THERA1文本框中输入-3，在THERA2文本框中输入3，单击APPL Y按钮。

8.重复第7步，输入RAD1=0.86-0.065，RAD2=0.86-0.245，单击APPL Y；输入RAD1=0.86-0.245，RAD2=0.86-0.36，单击OK。

9. 单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Glue →Areas菜单，弹出图形拾取对话框，单击PICK ALL，将所有的面粘在了一起。

10. 单击Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→ManualSize →Lines→Picked Lines菜单，弹出图形拾取对话框，在图形视窗中选择膨胀珍珠岩层（右侧面）上下两边，单击OK，输入No. of element divisions=13，单击Apply。

11. 在图形视窗中选择硅藻土砖层（中间面）的上下两边，单击OK，输入No. of element divisions=36，单击Apply；选择轻质耐火黏土砖层（左侧面）的上下两边，单击OK，输入No. of element divisions=23，单击Apply；再选择四条竖直边，单击OK，输入No. of element divisions=10，单击OK。

12. 单击Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh Attributes→Picked Areas菜单，弹出图形拾取对话框，选择膨胀珍珠岩层，单击OK，然后在MA T下拉列表框中选择1，单击APPL Y；接着选择硅藻土砖层，单击OK，然后在MAT下拉列表框中选择2，单击APPL Y；再选择轻质耐火黏土砖层，单击OK，在MA T下拉列表框中选择3，最后单击OK确认。

13. 划分网格。

单击Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Mapped→3 or 4 sided菜单，弹出图形拾取对话框，单击对话框中的PICK ALL
14. 单击Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Thermal→Convection →On Lines菜单，弹出图形拾取对话框，选择膨胀珍珠岩层的外壁，单击OK。

输入Film coefficient=11.04，Bulk temperature=20，单击OK。

15.重复操作，选择铝层内壁，单击OK，输入Film coefficient=30，Bulk temperature=1000，
单击OK。

16.此例中保持默认的分析选项即可。

单击Main Menu→Solution→Solve →Current LS菜单，
在接着弹出的对话框中单击OK开始计算。

结束后会弹出提示对话框，单击CLOSE关闭即可。

17. 单击Main Menu→General Postproc→Plot Results→Contour Plot→Nodal Solu菜单，选择
温度等值线结果，单击OK。

四、结果讨论
经过有模拟分析最终发现，内壁的最高温度为887.717℃，外壁的最高温度为27.5178℃
五、结论
1. 通过对ANSYS软件的学习和了解，知道了它的一些明显的优点。

相对于其他应用型软件而言，ANSYS作为大型权威性的有限元分析软件，对提高解决问题的能力是一个全面的锻炼过程，是一门相当难学的软件，因而，要学好ANSYS，对我们提出了很高的要求，一方面，需要我们有比较扎实的理论基础，对ANSYS分析结果能有个比较准确的预测和判断，可以说，理论水平的高低在很大程度上决定了ANSYS使用水平；另一方面，需要我们不断摸索出软件的使用经验不断总结以提高解决问题的效率。

2. ANSYS软件是一款在建模等方面非常实用的软件，本次的学习我其实并没有完全熟练地掌握它的应用，以后还要加强对它的学习，相信在以后的学习和工作中会带来巨大的便利。