midas热传递分析
热传递分析用来确定结构在热荷载作用下的热响应技术,并得到一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数。进行热传递分析时,我们一般关心温度的分布、热量的增加或损失、热梯度、热流密度等参数。
热分析在许多工程应用中扮演着重要角色,如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等等。通常在完成热分析后将进行结构应力分析,计算由于热膨胀或收缩而引起的热应力。
•根据温度场结果是否随时间变化,可将热传递分析分为稳态热传递和瞬态热传递分析。
稳态热传递:系统中各点的温度不随时间发生变化,只随位置发生变化,这种传热过程叫做稳态热传递。
瞬态热传递:从发生热传递到系统达到稳定状态,系统中各点的温度随时间发生变化,这个过程称为瞬态热传递。
•根据材料的热参数是否随温度变化,可将热传递分析分为线性热传递和非线性热传递分析。

当应用非线性热传递时,需要通过函数来定义各热参数随温度的变化情况;
当应用线性热传递时,只需要将各参数设置为常数即可。

常用术语
•导热系数:是表征材料导热性能优劣的参数,是一种热物性参数,单位W/(m·K)•比热容:1kg材料,其温度每升高1K,所需要吸收的热量,单位J/(kg·K)•热传导:当物体内部存在温差,或者多个接触良好的物体之间存在温差,热量从高温部分(或高温物体)向低温部分(或低温物体)传递的现象•热对流:指流体经过一个物体表面时流体与物体表面间的热量传递的现象•对流换热系数:在稳定传热条件下,两侧空气温差为1K,1s内通过1平方米面积传递的热量,对流换热系数也叫膜系数,单位W/(m2·K)
•热辐射:指一个物体或多个物体之间通过电磁波进行能量交换•热流率:单位时间内通过传热面的热量,也叫热流,单位W•热流密度:单位时间内通过单位面积的热量,也叫热通量,单位W/m2
热能流动不随时间变化,这种热传递就是稳态的。由于热能流动不随时间变化,系统的温度和热载荷也都不随时间变化。
稳态热分析的控制方程为:

描述成有限元的平衡方程:

其中:

若考虑非线性,平衡方程表述为:

与稳态热分析不同,瞬态热分析需要考虑热能存储效应,使时间有了确定的物理意义
瞬态热分析的控制方程为:


当考虑非线性时,控制方程为:

对于热分析,部件与部件之间热量的传递也是基于接触来进行的。在热传递分析中,接触只传递热量,因此称为热接触。热接触的创建方式和常规接触的创建方式没有任何区别,但只能使用焊接接触。

热量在接触对之间沿着接触法向传递
Mesh Free支持的热分析类型包括:稳态热传递分析、瞬态热传递分析、稳态热应力分析。

midas NFX除支持热荷载外,还支持稳态电载荷和瞬态电载荷



涉及相关参数





•对于稳态热传递,一般无需进行分析控制的参数设置。只有涉及热辐射计算时,需要控制增量步骤数和中间输出。因为热辐射计算是非线性的。对于瞬态热传递,需要控制分析的时间步
后处理-结果查看
热传递分析计算完成后提供以下结果类型

温度
温度梯度:总温度梯度、温度梯度X、温度梯度Y、温度梯度Z
热通量:总热通量、热通量X、热通量Y、热通量Z
接触:焊接接触区域
操作案例:活塞连杆机构










