前处理设置和单元类型定义详解

定义工作名和工作标题。

定义工作文件名：依次选择Utility Menu→File→Change Jobname，会出现“Change Jobname”对话框，在对话框中输入工作文件名“Heat changer problem”，并将“NEW log and error files？”设置为“Yes”，如图10-2所示，单击“OK”按钮关闭对话框。

定义工作标题：依次选择Utility Menu→File→ChangeTitle，会出现“Change Title”对话框，在对话框中输入工作标题“a Heat Exchanger Analysis Using Two Species”，如图10-3所示，单击“OK”按钮关闭对话框。

图10-2 “Change Jobname”对话框

图10-3 “Change Title”对话框

设置参数：依次选择Main Menu→Preferences，会出现“Preferences for GUI Filtering”对话框，选择“FLOTRAN CFD”，如图10-4所示，单击“OK”按钮关闭该对话框。

图10-4 “Preferences for GUI Filtering”对话框

定义单元类型。

指定单元类型：依次选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit Delete，会弹出“Element Types”对话框，如图10-5所示。

单击“Add”按钮，会弹出“Library of Element Types”对话框。

在“Library of Element Types”列表框中选择“FLOTRAN CFD”和“2D FLOTRAN141”，在“Element type reference number”输入框中输入1，如图10-6所示。单击“OK”按钮关闭“Library of Element Types”对话框。

图10-5 “Element Types”对话框

图10-6 “Library of Element Types”对话框

单击“ElementTypes”对话框的“Options”按钮，会弹出“FLUID141 element type options”对话框，如图10-7所示，在“Number of species K1”选择列表中选择2，单击“OK”按钮关闭该对话框。

图10-7 “FLUID141 element type options”对话框

单击“Close”按钮，关闭“Element Types”对话框。

定义模型材料。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models，会弹出“Define Material Model Behavior”对话框，如图10-8所示。

在“Define Material Model Behavior”对话框中的“Material Models Available”列表中，单击CFD→Viscosity，会弹出“Viscosity for Material Number1”对话框，在VISC输入框中输入1，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Material→New Model…，会弹出“Define Material ID”对话框，如图10-9所示，在“Define Material ID”输入框输入2，单击“OK”按钮关闭该对话框。

图10-8 “Define Material Model Behavior”对话框

图10-9 “Define Material ID”对话框

在“Define Material Model Behavior”对话框中的“Material Models Available”列表中，依次选择CFD→Conductivity→Isotropic，会弹出“Conductivity for Material Number2”对话框，如图10-10所示，在“KXX”输入框中输入100，单击“OK”按钮关闭该对话框。

图10-10 “Conductivity for Material Number2”对话框

在“Define Material Model Behavior”对话框中的“Material Models Available”列表中依次选择CFD→Specific Heat，会弹出“Specific Heat for Material Number2”对话框，如图10-11所示，在“C”输入框中输入13，单击“OK”按钮关闭该对话框。

图10-11 “Specific Heat for Material Number2”对话框

在“Define Material Model Behavior”对话框中的“Material Models Available”列表中，依次选择CFD→Density，会弹出“Density for Material Number2”对话框，如图10-12所示，在“DENS”输入框中输入5，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Material→Exit，关闭“Define Material Model Behavior”对话框。

建立几何模型。

依次选择Utility Menu→Parameters→Scalar Parameters，会弹出“Scalar Parameters”对话框，如图10-13所示。在“Select”输入框中依次输入：

LX=10；

NDX=10；

LY1=2；

LY2=0.1；

LY3=1；

NDY1=10；

NDY2=3；

NDY3=10；

YOFFSET=0。

注意

每次输入完之后单击“Apply”按钮，全部输入完成之后单击“Close”按钮关闭该对话框。

图10-12 “Density for Material Number2”对话框

图10-13 “Scalar Parameters”对话框

依次选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→By Dimensions，会弹出“Create Rectangle by Dimensions”对话框，如图10-14所示，在“X1，X2 X-coordinates”输入框中依次输入0，LX，在“Y1，Y2 Y-coordinates“输入框中依次输入”YOFFSET，YOFFSET+LY1“。

单击“Apply”按钮，会再次弹出“Create Rectangle by Dimensions”对话框，在“X1，X2 X-coordinates”输入框中依次输入0，LX，在“Y1，Y2 Y-coordinates”输入框中依次输入“YOFFSET+LY1，YOFFSET+LY1+LY2”。

单击“Apply”按钮，会再次弹出“Create Rectangle by Dimensions”对话框，在“X1，X2 X-coordinates”输入框中依次输入0，LX，在“Y1，Y2 Y-coordinates”输入框中依次输入“YOFFSET+LY1+LY2，YOFFSET+LY1+LY2+LY3”，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Utility Menu→PlotCtrls→Numbering，会弹出“Plot Numbering Controls”对话框，选择“LINE Linenumbers”，使其状态从“Off”变为“On”，其余选项采用默认设置，如图10-15所示，单击“OK”按钮关闭对话框。

图10-14 “Create Rectangle by Dimensions”对话框

图10-15 “Plot Numbering Controls”对话框

依次选择Utility Menu→PlotCtrls→Style→Colors→Reverse Video，ANSYS显示窗口将变成白色。依次选择Utility Menu→Plot→Areas将显示所生成的几何模型，生成的几何模型如图10-16所示。

图10-16 生成的几何模型

单击ANSYS工具条的“SAVE_DB”按钮保存数据。

划分网格。(www.xing528.com)

依次选择Utility Menu→Select→Everything。

依次选择Utility Menu→Plot→Lines，重新绘制直线。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh Attributes→Picked Areas，会弹出“Area Attributes”对话框，用鼠标选择面A1和A3（即上下面）。

单击“OK”按钮会弹出“Area Attributes”对话框，如图10-17所示，在“MAT Materialnumber”选择列表中选择1。

图10-17 “Area Attributes”对话框

单击“Apply”按钮会弹出“Area Attributes”对话框，用鼠标选择面A2（即中间面）。

单击“OK”按钮会弹出“Area Attributes”对话框，如图10-17所示，在“MAT Materialnumber”选择列表中选择2，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Numbering Ctrls→Merge Items，会弹出“Merge Coincident or Equivalently Defined Items”对话框，如图10-18所示，在“Label Type of item to be merge”列表中选择“All”，单击“OK”按钮关闭该对话框。

图10-18 “Merge Coincident or Equivalently Defined Items”对话框

依次选择Main Menu→Preprocessor→Numbering Ctrls→Compress Numbers，会弹出“Compress Numbers”对话框，如图10-19所示，在“Label Item to be compressed”选择列表中选择“All”，单击“OK”按钮关闭该对话框。

图10-19 “Compress Numbers”对话框

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Lines”，在第二个下拉框中选择“By Num/Pick”，在第三个单选框中选择“From Full”，如图10-20所示，单击“OK”按钮，会弹出“Select Lines”对话框，选择线段L1、L3、L6和L9，单击“OK”按钮关闭对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Nodes”，在第二个下拉框中选择“Attached to”，在第三个单选框中选择“Lines，all”，如图10-21所示，单击“OK”按钮关闭该对话框。

图10-20 “Select Entities”对话框

图10-21 “Select Entities”对话框

依次选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→ManualSize→Lines→Picked Lines，会弹出“Element Size on…”对话框，单击“Pick All”按钮，会弹出“Element Sizes on Picked Lines”对话框，如图10-22所示，在“NDIVNo.of element divisions”输入框输入NDX，单击“OK”按钮关闭该对话框。

图10-22 “Element Sizes on Picked Lines”对话框

依次选择UtilityMenu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Lines”，在第二个下拉框中选择“ByNum/Pick”，在第三个单选框中选择“From Full”，如图10-20所示，单击“OK”按钮，会弹出“Select Lines”对话框，选择线段L2和L4，单击“OK”按钮关闭对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Nodes”，在第二个下拉框中选择“Attached to”，在第三个单选框中选择“Lines，all”，如图10-21所示，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→Manual Size→Lines→Picked Lines，会弹出“Element Sizeon…”对话框，单击“Pick All”按钮，会弹出“Element Sizes on Picked Lines”对话框，如图10-22所示，在“NDIVNo.of element divisions”输入框输入NDY1，在“SPACE Space ratio”输入框输入-5，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Lines”，在第二个下拉框中选择“ByNum/Pick”，在第三个单选框中选择“From Full”，如图10-20所示，单击“OK”按钮，会弹出“Select Lines”对话框，选择线段L5和L7，单击“OK”按钮关闭对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Nodes”，在第二个下拉框中选择“Attached to”，在第三个单选框中选择“Lines，all”，如图10-21所示，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→Manual Size→Lines→Picked Lines，会弹出“Element Size on…”对话框，单击“Pick All”按钮，会弹出“Element Sizes on Picked Lines”对话框，如图10-22所示，在“NDIVNo.of element divisions”输入框输入NDY2，在“SPACE Space ratio”输入框输入-5，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Lines”，在第二个下拉框中选择“ByNum/Pick”，在第三个单选框中选择“From Full”，如图10-20所示，单击“OK”按钮，会弹出“Select Lines”对话框，选择线段L8和L10，单击“OK”按钮关闭对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Nodes”，在第二个下拉框中选择“Attached to”，在第三个单选框中选择“Lines，all”，如图10-21所示，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→Manual Size→Lines→Picked Lines，会弹出“Element Size on…”对话框，单击“Pick All”按钮，会弹出“Element Sizes on Picked Lines”对话框，如图10-22所示，在“NDIVNo.of element divisions”输入框输入NDY3，在“SPACE Space ratio”输入框输入-5，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→3or4 sided，会弹出“Mesh Areas”对话框，单击“Pick All”按钮，划分的网格模型如图10-23所示。

单击ANSYS工具条的“SAVE_DB”按钮保存数据。

定义边界条件。

依次选择Utility Menu→Select→Everything，再依次选择Utility Menu→Plot→Lines，重新绘制直线。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Lines”，在第二个下拉框中选择“By Num/Pick”，在第三个单选框中选择“From Full”，如图10-20所示，单击“OK”按钮，会弹出“Select Lines”对话框，选择线段L4，单击“OK”按钮关闭对话框。

图10-23 划分网格后的模型

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Nodes”，在第二个下拉框中选择“Attached to”，在第三个单选框中选择“Lines，all”，如图10-21所示，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Fluid/CFD→Pressure DOF→On Nodes，单击“Pick All”按钮，会弹出“Apply PRES on nodes”对话框，如图10-24所示，在“PRES Pressure value”输入框输入10，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Thermal→Temperature→On Nodes，单击“Pick All”按钮，会弹出“Apply TEMP on Nodes”对话框，如图10-25所示，在“Lab2 DOFs to be constrained”选择列表中选择“TEMP”，在“VALUE Load TEMP value”输入框输入100，单击“OK”按钮关闭该对话框。

图10-24 “Apply PRES on nodes”对话框

图10-25 “Apply TEMP on Nodes”对话框

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Lines”，在第二个下拉框中选择“By Num/Pick”，在第三个单选框中选择“From Full”，如图10-20所示，单击“OK”按钮，会弹出“Select Lines”对话框，选择线段L2，单击“OK”按钮关闭对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Nodes”，在第二个下拉框中选择“Attached to”，在第三个单选框中选择“Lines，all”，如图10-21所示，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Fluid/CFD→Pressure DOF→On Nodes，会弹出“Apply PRES on nodes”对话框，如图10-24所示，在“PRES Pressure value”输入框输入0，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Lines”，在第二个下拉框中选择“By Num/Pick”，在第三个单选框中选择“From Full”，如图10-20所示，单击“OK”按钮，会弹出“Select Lines”对话框，选择线段L1，单击“OK”按钮关闭对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Nodes”，在第二个下拉框中选择“Attached to”，在第三个单选框中选择“Lines，all”，如图10-21所示，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Fluid/CFD→Velocity→On Nodes，会弹出“Apply Von Nodes”对话框。单击“Pick All”按钮，会弹出“Apply VELO load on nodes”对话框，如图10-26所示。

图10-26 “Apply VELO load on nodes”对话框

“Apply VELO load on nodes”对话框中，在“VYa Load value”输入框输入0，其余采用默认设置，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Lines”，在第二个下拉框中选择“ByNum/Pick”，在第三个单选框中选择“From Full”，如图10-20所示，单击“OK”按钮，会弹出“Select Lines”对话框，选择线段L8，单击“OK”按钮关闭对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Nodes”，在第二个下拉框中选择“Attached to”，在第三个单选框中选择“Lines，all”，如图10-21所示，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Fluid/CFD→Pressure DOF→On Nodes，会弹出“Apply PRES on nodes”对话框，如图10-24所示，在“PRES Pressure value”输入框输入10，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Thermal→Temperature→On Nodes，会弹出“ApplyTEMPonNodes”对话框，如图10-25所示，在“Lab2 DOFS to be constrained”选择列表中选择“TEMP”，在“VALUE Load TEMP value”输入框输入400，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Lines”，在第二个下拉框中选择“By Num/Pick”，在第三个单选框中选择“From Full”，如图10-20所示，单击“OK”按钮，会弹出“Select Lines”对话框，选择线段L10，单击“OK”按钮关闭对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Nodes”，在第二个下拉框中选择“Attachedto”，在第三个单选框中选择“Lines，all”，如图10-21所示，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Fluid/CFD→Pressure DOF→On Nodes，会弹出“Apply PRES onn odes”对话框，如图10-24所示，在“PRES Pressure value”输入框输入0，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Lines”，在第二个下拉框中选择“ByNum/Pick”，在第三个单选框中选择“From Full”，如图10-20所示，单击“OK”按钮，会弹出“Select Lines”对话框，选择线段L9，单击“OK”按钮关闭对话框。

依次选择Utility Menu→Select→Entities，会弹出“Select Entities”对话框。在第一个下拉框中选择“Nodes”，在第二个下拉框中选择“Attached to”，在第三个单选框中选择“Lines，all”，如图10-21所示，单击“OK”按钮关闭该对话框。

依次选择Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Fluid/CFD→Velocity→On Nodes，会弹出“Apply V on Nodes”对话框。单击“Pick All”按钮，会弹出“Apply VELO load on nodes”对话框，如图10-26所示。

“Apply VELO load on nodes”对话框中，在“VXa Load value”输入框输入0，在“VYa Load value”输入框输入0，其余采用默认设置，单击“OK”按钮关闭该对话框。