Abaqus入门（6）-稳态传热分析

 

   

一

   

问题描述

H型翅片管结构，采用Abaqus进行稳态传热分析。

几何模型如下图所示。

 

   

二

   

Abaqus操作步骤

准备工作：设置工作目录（略）。

热分析与其他分析的过程一样，包含了几何建模、赋材料属性、网格划分、载荷及边界施加、分析设置、后处理等过程。本案例涉及如下图所示的9个步骤。

通过File→Import→Part导入几何模型，导入模型完成后，通过目录树中可以看到Model-1下的Parts(3)中有了三个部件。

三个部件包含了换热管和两个翅片，其它翅片后续将通过装配中的阵列功能生成。

通过工具栏中的Part，可选择查看各个部件（单个部件分别查看）。

通过工具栏中的Query information可以对模型尺寸进行测量，通过Distance测量翅片厚度。

测量结果在下方的消息区有显示，可以看到选择的两个点的坐标位置，两点的距离等信息。

通过上述信息确认，模型中的翅片厚度为10，因此判断我们此时的长度单位为mm（注意这一点非常有必要，导入的模型因外部软件的单位制问题，可能不是我们想象的尺寸单位，所以需要确认一下，后续其它单位需要与mm单位制保持协调）。

点击Create Material图标，新建材料属性，稳态传热分析只需要材料的热导率即可，选择Thermal→Conductivity，设置热导率为0.015（软件中不带单位，但我们自己心中一定要有一套单位制体系，本案例中长度尺寸为mm，热导率的单位应为 0.015W/mm•K）,如下图所示。

建立好材料以后，通过Create Section创建截面属性。

通过Assign Section将截面属性赋予给部件，需每个部件分别进行。截面属性赋予完毕后，可通过Section Assignment Manager进行查看。

通过Create Instance创建装配，同时选择三个部件，Instance Type选择Dependent（选择这个选项的目的是后续可以对阵列后的翅片快速划分成一样的网格）。

此时在模型树Assembly→Instances下可以看到生成的结果。

单击Linear Pattern，选择两个翅片，点击Done进入阵列菜单。

设置Direction 1和2中的阵列数量、偏移量。点击箭头选择筒体上轴线方向作为阵列方向，点击OK生成翅片阵列。

阵列生成的模型如下图所示。

创建分析步，选择Procedure type→Heat transfer;

Basic中Response选择Sready-state（稳态）。增量步设置等其他选项保持默认。

选择Create Constraint→Tie，选择管子外表面为主面，翅片与管子接触面为从面，其他保持默认。

设置对流换热边界（与其他软件不同，abaqus中对流换热边界施加与固定温度、热流密度施加不在一个地方设置，固定温度和热流密度边界施加在Load模块中）。管子外壁及翅片表面：对流换热系数=5W/m^2•K（由于长度单位是mm，转换为5e-6 W/ mm^2•K），环境温度为273.15K。

管子内壁设置为固定温度边界，温度为573.15K。

进入Mesh模块，先选择按Part显示，然后选择Seed Part设置部件Fin_A的总体网格尺寸。

选择Seed edges设置翅片厚度方向的网格数量为2。

点击Mesh Part划分网格。

选择Assembly显示模型，可以看到通过阵列生成的其他翅片自动划分了同样的网格。

选择Assign Element Type设置单位类型为Heat Transfer。

按上述方法分别生成Fin_B和Tube的网格。

点击Create Job按钮创建工作，参数选择默认。

点击Job Manager进入工作管理界面，点击Submit提交计算，待Status列中显示为Completed后，表示计算完成。

点击Job Manager中的Reults，或者在Module窗口中选择Visualization进入后处理界面，查看计算结果。

   

   

   

   

温度云图（单位K）