ABAQUS熱傳導邊界及載荷介紹

2021-02-18 有限元在線

熱傳遞的分析目標是研究熱量的傳遞過程。熱傳遞分析以熱變量或與熱相關的變量的形式來計算熱響應，如溫度分布和溫度梯度以及熱通量。

熱傳遞分析包括兩種類型，第一種，非耦合的熱響應，即純熱傳遞分析；第二種耦合的響應（熱-應力分析），分為順序耦合和完全耦合。ABAQUS作為先進的非線性有限元分析軟體，可以用來分析大規模的複雜多組件模型的傳熱問題。純熱傳遞分析在Abaqus/Standard中完成，耦合響應在Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit中完成。在ABAQUS/Standard中，熱傳導分析的執行是通過將幾何體離散成擴散熱傳導單元，並且使用*HEAT TRANSFER過程選項完成熱傳導計算。

ABAQUS進行熱傳導分析時，提供以下幾種邊界條件和熱載荷：

1、在某些節點上預設溫度，使用*BOUNDARY，自由度為11的值進行預設溫度定義；

對於預設溫度的定義，可以進行溫度值固定以及隨幅值曲線變化的溫度，其定義方法與一般邊界條件的定義方法類似，CAE界面的定義方法如下圖 。

2、在某些節點或者表面或體積內設置生熱率q，使用*CFLUX，*DFLUX，*DSFLUX進行定義；

生熱率的定義可以定義固定值或隨幅值曲線變化的值。分布熱流量通過*DFLUX和*DSFLUX施加，*DFLUX可以施加在面或體上，*DSFLUX只能施加在面上。CAE界面的定義方法如下圖。

3、在某些節點或表面上的定義薄膜條件，使用*CFILM，*FILM，*SFILM；

熱傳導中，自由表面與緊鄰流體之間的對流是最常見的薄膜條件。*CFILM施加在節點上。*FILM二維情況下施加在單邊上，三維情況下施加在單元面上。*SFILM施加在面上。

4、在某些節點或表面設定敷設條件，使用*CRADIATE，*RADIATE，*SRADIATE；

*CRADIATE施加在節點上，*RADIATE施加在單元上，*SRADIATE施加在面上。定義輻射邊界條件需要定義Stefan-Boltzmann常數和絕對零度。另外輻射通常需要定義輻射率emissivity，該參數是衡量一個表面有多接近理想黑體的指標。

5、自然邊界條件

在任何溫度下沒有給定熱流並且沒有外部熱流的表面，默認條件是通過q=0，及沒有通過表面的熱流：理想絕熱條件。

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