ANSYS Workbench 17.0热力学分析实例演练PDF电子书下载

基础理论篇 1

第1章 热力学分析的基础理论 1

1.1传热学概述 1

1.1.1传热的基本方式 2

1.1.2传热过程 5

1.2导热 7

1.2.1基本概念及傅里叶定律 7

1.2.2导热系数 10

1.2.3导热微分方程式 14

1.2.4导热的单值性条件 17

1.3本章小结 19

第2章 几何建模 20

2.1 ANSYS Workbench 17.0平台及模块 20

2.1.1 Workbench平台界面 21

2.1.2菜单栏 21

2.1.3工具栏 35

2.1.4工具箱 35

2.2 DesignModeler 17.0几何建模 39

2.2.1 DesignModeler几何建模平台 40

2.2.2菜单栏 41

2.2.3工具栏 51

2.2.4常用命令栏 53

2.2.5 Tree Outline（模型树） 53

2.2.6 DesignModeler几何建模实例——连接板 56

2.2.7 ANSYS SpaceClaim同步几何建模实例——连接板 61

2.3本章小结 69

第3章 网格划分 70

3.1 ANSYS Meshing 17.0网格划分 70

3.1.1 Meshing网格划分适用领域 70

3.1.2 Meshing网格划分方法 71

3.1.3 Meshing网格默认设置 73

3.1.4 Meshing网格尺寸设置 75

3.1.5 Meshing网格膨胀层设置 78

3.1.6 Meshing网格Patch Conforming选项 79

3.1.7 Meshing网格高级选项 80

3.1.8 Meshing网格损伤设置 80

3.1.9 Meshing网格评估统计 81

3.2 ANSYS Meshing网格划分实例 87

3.2.1应用实例1——网格尺寸控制 87

3.2.2应用实例2——扫掠网格划分 94

3.2.3应用实例3——多区域网格划分 98

3.2.4应用实例4——网格移动 103

3.3本章小结 106

第4章 边界条件与后处理 107

4.1 ANSYS Workbench 17.0边界条件 107

4.2 ANSYS Mechanical 17.0后处理 113

4.2.1查看结果 113

4.2.2结果显示 117

4.2.3温度结果显示 118

4.2.4用户自定义输出结果 119

4.2.5后处理结果（2） 120

4.3案例分析 121

4.3.1问题描述 121

4.3.2启动Workbench并建立分析项目 121

4.3.3导入创建几何体 121

4.3.4添加材料库 123

4.3.5添加模型材料属性 125

4.3.6划分网格 126

4.3.7施加载荷与约束 126

4.3.8结果后处理 128

4.3.9保存与退出 131

4.4本章小结 132

项目范例篇 133

第5章 稳态热分析 133

5.1稳态导热 133

5.2平壁导热理论 133

5.3稳态导热案例一——单层平壁导热 138

5.3.1问题描述 138

5.3.2解析方法计算 138

5.3.3启动Workbench并建立分析项目 138

5.3.4创建几何体模型 139

5.3.5创建分析项目 140

5.3.6划分网格 142

5.3.7施加载荷与约束 142

5.3.8结果后处理 144

5.3.9保存与退出 146

5.4稳态导热案例二——复合层平壁导热 146

5.4.1问题描述 146

5.4.2解析方法计算 146

5.4.3启动Workbench并建立分析项目 147

5.4.4创建几何体模型 147

5.4.5创建分析项目 148

5.4.6划分网格 150

5.4.7施加载荷与约束 151

5.4.8结果后处理 152

5.4.9保存与退出 154

5.5通过圆筒壁的导热 155

5.5.1第一类边界条件 155

5.5.2第三类边界条件 157

5.6稳态导热案例三——复合层圆筒壁导热1 159

5.6.1问题描述 159

5.6.2解析方法计算 159

5.6.3启动Workbench并建立分析项目 160

5.6.4创建几何体模型 160

5.6.5创建分析项目 162

5.6.6划分网格 163

5.6.7施加载荷与约束 164

5.6.8结果后处理 166

5.6.9保存与退出 167

5.7稳态导热案例四——复合层圆筒壁导热2 167

5.7.1问题描述 168

5.7.2解析方法计算 168

5.7.3启动Workbench并建立分析项目 168

5.7.4创建几何体模型 169

5.7.5创建分析项目 171

5.7.6划分网格 172

5.7.7施加载荷与约束 173

5.7.8结果后处理 175

5.7.9保存与退出 176

5.8稳态热分析案例五——各向异性结构导热 177

5.8.1案例介绍 177

5.8.2启动Workbench并建立分析项目 177

5.8.3创建几何体模型 178

5.8.4创建分析项目 180

5.8.5划分网格 182

5.8.6施加载荷与约束 182

5.8.7结果后处理 184

5.8.8保存与退出 186

5.9本章小结 186

第6章 非稳态导热分析 187

6.1非稳态导热的基本概念 187

6.2无限大平壁的瞬态导热 189

6.3瞬态导热分析案例一——无限大平壁导热 193

6.3.1问题描述 193

6.3.2解析解法如下 193

6.3.3启动Workbench并建立分析项目 194

6.3.4创建几何体模型 195

6.3.5创建分析项目 197

6.3.6划分网格 198

6.3.7施加载荷与约束 199

6.3.8瞬态计算 200

6.3.9保存与退出 202

6.4瞬态导热分析案例二——热电偶节点散热仿真 203

6.4.1问题描述 203

6.4.2解析解法介绍 203

6.4.3启动Workbench并建立分析项目 203

6.4.4创建几何体模型 204

6.4.5创建分析项目 205

6.4.6划分网格 206

6.4.7施加载荷与约束 207

6.4.8结果后处理 208

6.4.9保存与退出 210

6.5瞬态导热分析案例三——圆柱筒导热 211

6.5.1问题描述 211

6.5.2解析解法介绍 211

6.5.3启动Workbench并建立分析项目 213

6.5.4创建几何体模型 213

6.5.5创建分析项目 216

6.5.6划分网格 217

6.5.7施加载荷与约束 218

6.5.8结果后处理 219

6.5.9保存与退出 222

6.6本章小结 223

第7章 非线性热分析 224

7.1非线性热分析概述 224

7.2非线性热分析案例——平板非线性热分析 224

7.2.1案例描述 224

7.2.2启动Workbench并建立分析项目 225

7.2.3创建几何体模型 225

7.2.4创建分析项目 226

7.2.5划分网格 228

7.2.6施加载荷与约束 228

7.2.7结果后处理 230

7.2.8保存与退出 233

7.3本章小结 233

第8章 热辐射分析 234

8.1基本概念 234

8.1.1热辐射的本质和特点 234

8.1.2吸收、反射和投射 235

8.2热辐射案例——空心半球与平板的热辐射 237

8.2.1案例介绍 237

8.2.2启动Workbench并建立分析项目 237

8.2.3定义材料参数 237

8.2.4导入模型 238

8.2.5划分网格 238

8.2.6定义荷载 241

8.2.7求解及后处理 244

8.2.8保存并退出 245

8.3本章小结 245

高级应用篇 246

第9章 相变分析 246

9.1相变分析简介 246

9.1.1相与相变 246

9.1.2潜热与焓： 246

9.1.3在ANSYS Worbench平台中相变分析的基本思路 247

9.2相变分析案例——飞轮铸造模拟 248

9.2.1问题描述 248

9.2.2启动Workbench并建立分析项目 248

9.2.3导入几何体模型 250

9.2.4创建分析项目 251

9.2.5保存与退出 264

9.3本章小结 264

第10章 优化分析 265

10.1优化分析简介 265

10.1.1优化设计概述 265

10.1.2 Workbench结构优化分析简介 265

10.1.3 Workbench结构优化分析 266

10.2优化分析案例——散热肋片优化 267

10.2.1问题描述 267

10.2.2启动Workbench并建立分析项目 267

10.2.3创建几何体模型 268

10.2.4创建分析项目 271

10.2.5划分网格 273

10.2.6施加载荷与约束 274

10.2.7结果后处理 276

10.2.8保存与退出 283

10.3本章小结 283

第11章 热应力耦合分析 284

11.1热应力概述 284

11.2热应力基本理论 285

11.3热应力案例一——瞬态热应力 287

11.3.1热应力案例描述 287

11.3.2启动Workbench并建立分析项目 287

11.3.3创建几何体模型 288

11.3.4材料设置 289

11.3.5划分网格 292

11.3.6施加载荷与约束 292

11.3.7结果后处理 294

11.3.8保存与退出 300

11.4热应力案例二——热应力对结构模态影响 300

11.4.1启动Workbench并建立分析项目 301

11.4.2创建几何体模型 301

11.4.3创建分析项目 302

11.4.4划分网格 304

11.4.5施加载荷与约束 304

11.4.6结果后处理 306

11.4.7启动Workbench并建立分析项目 312

11.4.8创建几何体模型 313

11.4.9创建分析项目 314

11.4.10划分网格 316

11.4.11施加载荷与约束 316

11.4.12结果后处理 318

11.4.13启动Workbench并建立分析项目 324

11.4.14创建几何体模型 324

11.4.15创建分析项目 325

11.4.16划分网格 326

11.4.17施加载荷与约束 327

11.5热应力案例三——热疲劳 329

11.5.1案例描述 329

11.5.2启动Workbench并建立分析项目 329

11.5.3创建几何体模型 329

11.5.4材料设置 331

11.5.5划分网格 332

11.5.6施加载荷与约束 332

11.5.7结果后处理 333

11.5.8保存与退出 339

11.6本章小结 339

第12章 热流耦合分析 340

12.1流体动力学实例一——CFX流场分析 340

12.1.1问题描述 341

12.1.2启动Workbench并建立分析项目 341

12.1.3创建几何体模型 341

12.1.4网格划分 342

12.1.5初始化及求解控制 346

12.1.6流体计算 347

12.1.7结果后处理 349

12.2流体动力学实例二——Fluent流场分析 350

12.2.1问题描述 351

12.2.2软件启动与保存 351

12.2.3导入几何数据文件 351

12.2.4网格设置 352

12.2.5进入Fluent平台 355

12.2.6材料选择 356

12.2.7设置几何属性 357

12.2.8流体边界条件 357

12.2.9求解器设置 359

12.2.10结果后处理 360

12.2.11 POST后处理 362

12.3流体动力学实例三——Icepak流场分析 364

12.3.1问题描述 366

12.3.2软件启动与保存 366

12.3.3导入几何数据文件 366

12.3.4添加Icepak模块 367

12.3.5热源设置 371

12.3.6求解分析 372

12.3.7 POST后处理 374

12.3.8静态力学分析 375

12.4本章小结 377

第13章 磁热耦合分析 378

13.1磁热耦合概述 378

13.2磁热耦合案例 379

13.2.1问题描述 379

13.2.2软件启动与保存 380

13.2.3建立电磁分析 380

13.2.4几何模型建立 381

13.2.5求解域的设置 382

13.2.6创建并赋材料 383

13.2.7添加激励 386

13.2.8分析步创建 387

13.2.9模型检查与计算 391

13.2.10后处理 391

13.2.11创建几何数据共享 393

13.3本章小结 399

第14章 电磁热流耦合分析 400

14.1电磁热流耦合概述 400

14.2电磁热流耦合案例 402

14.2.1问题描述 402

14.2.2软件启动与保存 402

14.2.3建立电磁分析 403

14.2.4几何模型建立 404

14.2.5求解域的设置 407

14.2.6创建并赋材料 407

14.2.7添加激励 409

14.2.8分析步创建 410

14.2.9模型检查与计算 413

14.2.10后处理 413

14.2.11创建几何数据共享 415

14.3本章小结 433

附录A 常用材料的热物性表 434

附录B 空气热物性参数 439

参考文献 441