Ansys的热载荷及热单元类型

Ansys的6种热载荷

ANSYS共提供了6种载荷，可以施加在实体模型或单元模型上，包括：温度、热流率、对流、热流密度、生热率和热辐射率。 1. 温度

作为第一类边界条件，温度可以施加在有限元模型的节点上，也可以施加在实体模型的关键点、线段及面上。 2. 热流率

热流率（Heal Flow)—种节点集中载荷，只能施加在节点或关键点上，主要用于线单元模型。 提示：如果温度与热流率同时施加在某一节点上，則ANSYS读取温度值进行计算。 3.对流

对流（Convection)是一种面载荷，用于计算流体与实体的热交换。它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的线段和面上。 4.热流密度

热流密度，又称热通量（Heat Flux)，单位为W/m2。热流密度是一种面载荷，表示通过单位面积的热流率。当通过单位面积的热流率己知时，可在模型相应的外表面施加热流密度。若输入值为正，则表示热流流入单元：反之，则表示热流流出单元。它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的线段和面上。

提示：热流密度与对流可以施加在同一外表面，但ANSYS将读取最后施加的面载荷进行计算。 5. 生热率

如前所述，生热率既可看成是材料的一种基本属性，又可作为载荷施加在单元上，它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的关键点、线段、面及体上。 6. 热辐射率

热辐射率也是一种面载荷，通常施加于实体的外表面。它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的线段和面上。

Ansys的热单元类型

ANSYS 10.0热分析共提供了 40余种单元，其中包括辐射单元、对流单元、特殊单元以 及前面所介绍的耦合场中-元等。其中常见的用于热分析的单元有16种： 点 MASS71 LINK32 线 LINK33 LINK34 LINK31 面 SURF151 SURF152 PLANE55 PLANE77 二维实体 PLANE35 PLANE75 PLANE78 SOLID87 三维实体 壳

下面一次对各单元进行介绍  MASS71 维度：1D、2D、3D 节点数：1 自由度：温度 性质：质量单元 几何形状

SOLID70 SOLID90 SHELL57 1节点单元 二维2节点热传导单元 三维3节点热传导单元 2节点热对流单元 2节点热辐射单元 二维2节点、3节点、4节点单元 三维4节点、5节点、8节点、9节点单元 4节点四边形单元 8节点四边形单元 6节点三角形单元 4节点轴对称单元 8节点轴对称单元 10节点四面体单元 8节点六面体单元 20节点八面体单元 4节点壳单元

 LINK31 维度：2D、3D 节点数：2 自由度：温度

性质：热辐射单元 几何形状

 LINK32 维度：2D 节点数：2 自由度：温度 性质：热传导单元 几何形状

 LINK33 维度：3D 节点数：2 自由度：温度 性质：热传导单元 几何形状

 LINK34 维度：2D、3D 节点数：2 自由度：温度 性质：热对流单元

几何形状

 SURF151 维度：2D 节点数：2、3或4 自由度：温度 性质：表面单元 几何形状 ①2节点单元

②3节点单元

③4节点单元

 SURF152 维度：2D

节点数：4、5、8或9 自由度：温度 性质：表面单元 几何形状 ①4节点单元

②5节点单元

③8节点单元

④9节点单元

 PLANE35 维度：2D 节点数：6 自由度：温度 性质：平面三角形单元 几何形状

 PLANE55 维度：2D 节点数：4 自由度：温度 性质：平面四边形单元 几何形状

 PLANE75 维度：2D 节点数：4 自由度：温度 性质：平面轴对称单元 几何形状

 PLANE77 维度：2D 节点数：8 自由度：温度 性质：平面四边形单元 几何形状

（提示：适合于模拟曲面边界）

 PLANE78 维度：2D 节点数：8 自由度：温度 性质：平面轴对称单元 几何形状

 SOLID70 维度：3D 节点数：8 自由度：温度 性质：六面体单元 几何形状

 SOLID87 维度：3D 节点数：10 自由度：温度 性质：四面体单元 几何形状

（提示：适合不规则形状的几何划分）

 SOLID90 维度：3D 节点数：20 自由度：温度 性质：六面体单元 几何形状

（提示：适合于模拟曲面边界）

 SHELL57 维度：3D 节点数：4 自由度：温度 性质：壳单元 几何形状