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2017-06-06 by:CAE仿真在线 来源:互联网
本实例属于ANSYS入门级仿真案例,适合初学者参考学习。
问题描述:
用实验和有限元方法求解一杯热水在房间中冷却过程的温度变化情况。恒温24.5度的房间内放置有初始温度为71.5度的一杯热水,分析传热冷却过程中一小时内水温随时间的变化情况。忽略纸杯热传递的影响,只考虑水与空气的对流传热。
模型数据:
| 几何模型(mm) | 模型参数 |
|
几何尺寸:如左图标记 材料类型:纯净水 材料属性:传热系数k=0.61W/(m·℃)密度:=996kg/m3比热容:=4185J/(kg·℃) 边界条件:空气对流系数=7W/(m2·℃)环境温度=24.5℃ 初始温度=71.5℃ |
使用纸杯盛满热水,初始温度为71.5℃,将其放置在24.5℃的常温环境中,使用量程为0-100℃的温度计每隔300秒测量一次温度。测量点在杯底边线处。
实验情况:
结果:
ANSYS命令流:
/PREP7
R1=0.025 !水杯下端半径(M)
R2=0.032 !水杯上端半径
H=0.07 !水杯高度
Hair=7 !空气对流系数W/(M2*C)
Tair=24.5 !环境温度
Twater=71.5 !水初始温度
ET,1,SOLID87 !定义热力学单元
MP,KXX,1,0.61 !水的热学属性
MP,DENS,1,996
MP,C,1,4185
CONE,R1,R2,0,H,0,360, !几何建模
ESIZE,0.006 !单元划分大小
VMESH,ALL !网格划分
/SOLU
ANTYPE,TRANS !瞬态分析类型
IC,ALL,TEMP,Twater !初始温度设定
SFA,ALL,,CONV,Hair, ,Tair !加载对流边界
TIME,3600 !分析时间及分析步设定
AUTOTS,0 !关闭自动时间步长
NSUBST,12 !12个子步
KBC,0 !阶跃加载
OUTRES,ALL,1 !每一步均储存数据结果
SOLVE
/POST1
PLNSOL,TEMP !最终温度分布云图
FINI
/POST26
NSOL,2,49,TEMP,, TEMP_2, !查看节点温度变量2随时间变化趋势
XVAR,1 !定义X轴为时间
PLVAR,2 !变量2绘图
结果:
3600秒时温度分布云图
温度时间历程曲线(底面边线某节点)
整理试验数据和仿真数据如下表。发现误差在0-8.2%范围内。
试验结果与理论计算存在较大偏差主要原因是:
1、理论计算用的对流系数与现场环境的实际对流系数可能存在较大差异,对流系数对传热的影响非常敏感。
2、有限元仿真计算未考虑纸杯对其散热的影响。
3、温度测量误差(时间记录误差、读数误差、温度计误差)
考虑到有些朋友只对Ansys Workbench熟悉,小编对本案例还做了Workbench仿真。有木有感动啊?别说太多,只需点个Zan就够了,觉得文章不错麻烦多多Share,forward and reward ^_^
WB仿真截图:
注:这里几何模型有点差异,结果和ANSYS Classical有出入。完全不必纠结,懂方法就行了。
转自公众号:ANSYS有限元仿真 Peake
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