ANSYSWorkbench18.0：热负载与边界的分析应用

1.热负载

Workbench热分析的热负载形式如图6-4所示。

1）热流率【Heat Flow】，指单位时间内通过传热面的热量，单位为W。热流率作为节点集中载荷，可以施加在点、边、面上，可以方便地施加在线体上。当输入正值时，表明是获取热量，即热流流入节点。

图6-4 热负载名称

2）完全绝热【Perfectly Insulated】，可以用于应力及轴对称分析，施加在表面上，可认为施加的是零热流率。然而，一般不会针对性地在表面上施加完全绝热条件，当加载时，可用于删除某个特定面上的载荷。

3）热流密度（热通量）【Heat Flux】，指单位时间内通过单位传热面积所传递的热量，q=Q/A，单位为W/m²。热流密度用于应力及轴对称分析，是一种面载荷，仅适用于实体和壳体单元。

4）内部生热【Internal Heat Generation】，可以用于应力及轴对称分析，内部生热作为体载荷仅能施加在体上，可以模拟单元内的热生成，单位为W/m³。

5）质量流动速率【Mass Flow Rate】，可以用来作为线体的热流体边界条件进行热流体分析，单位为kg/s。

2.热边界

Workbench热分析有3种形式的热边界条件，如图6-5所示。(www.xing528.com)

图6-5 热边界条件名称

1）恒定温度【Temperature】，温度是求解的自由度，可在点、线、面上施加恒定的温度值。

2）对流【Convection】，对流通过与流体接触面发生对流换热，对流使“环境温度”与表面温度相关，可以用公式q=hA（T_surface-T_bulk）来表征它们的关系。式中，q为对流热通量，h为对流换热系数，A为表面积，T_surface为表面温度，T_bulk为环境温度。其中对流换热系数h可以是常量或温度的变量，也可以是与温度相关的对流条件。

另外，还可以从外部文件导入历史载荷或对流载荷以及进行输出，如图6-6、图6-7所示。

图6-6 从外部文件导入已有数据

图6-7 从外部文件导入已有对流数据

3）辐射【Radiation】，辐射只可以施加到3D模型的表面或2D模型的边，即只是周围环境的辐射（不进行两个面之间的辐射）。