第二章单元格27(4)

图2-32 “PLANE55单元关键字设置”对话框

（1）K1关键字

KI关键字用来设置计算对流换热系数的方法。ANSYS提供了 4种计算方法：采用平均膜温度?Ts?TB?2（Avg film temp）计算对流换热系数，这是ANSYS的默认选项；按单元表面温度TS（Ele surface temp）计算对流换热系数；按流体体积温度TB（Fluid bulk temp）计算对流换热系数；使用温差TS?TB（Different temp）计算对流换热系数。 （2）K3关键字

K3关键字用来定义单元行为。ANSYS提供3种单元行为：模拟平面应变问题（Plane），这是ANSYS的默认选项；轴对称模型（Axisymmetric）；考虑厚度的平面应力模型（Plane Thickness），用户选择该选项后，需要在实常数中输入模型厚度（THICK）。 （3）K4关键字

K4关键字用来设置单元坐标系。ANSYS可以设置两种单元坐标系：单元坐标系平行于总体坐标系（Parall to global），这是ANSYS的默认选项；基于单元的I-J边建立单元坐标系（By elem I-J side）。 （4）K8关键字

K8关键字用来定义质量传送作用。ANSYS可以设置3种质量传送作用：不考虑质量传送影响（Exel mass transp），这是ANSYS的默认选项；考虑质量传送（Incl mass transp），用户选择该选项后，需要在实常数面板中输入X方向和Y方向的传送速度VX和VY；考虑质量传送并输出输送热流（Incl w/heat flow），用户选择该选项后，需要在实常数面板中输入X方向和Y方向的传送速度VX和VY。 （5）K9

K9关键字用来设置非线性流动选项。ANSYS可以设置2种选项：标准热传输单元（Std heat transf），这是ANSYS的默认选项；非线性稳态流动分析单元（温度自由度解释为压力）（Nonlin fluid flo）。 5. PLANE77

PLANE77单元为PLANE55单元的高阶版本。PLANE77单元采用二次温度插值，由8 个节点组成，适合模拟具有复杂曲线边界的模型。PLANE77单元可用于二维稳态和瞬态热分析。

如图2-33所示，带圆圈的数字表示对流换热或热流密度以及辐射可以作为单元边界上的面载荷输入。生热率可以作为单元节点上的体载荷输入。如果输入了节点7处的生热率HG?I?,但未给出其他节点处的生热率，则其他节点默认为HG?I?。如果输入了所有角节点处的生热率，则各中间节点的生热率默认为相邻角节点生热率的平均值。

图2-33 PLANE77单元几何图

图2-34所示为“PLANE77 element type options（PLANE77单元关键字设置）”对话框。PLANE77单元包括K1和 K3关键字。

图2-34 “PLANE77单元关键字设置”对话框

（1）K1关键字

K1关键字用来指定传热矩阵形式。ANSYS可以设置2种传热矩阵形式：一致传热矩阵（Consistent），这是，ANSYS的默认选项；对角传热矩阵（Diagonalized）。 （2）K3关键字

K3关键字用来指定单元行为。ANSYS可以设置3种单元行为：平面问题（Plane），这是ANSYS的默认选项；轴对称（Axisymmetric）；考虑厚度的平面模型（Plane Thickness），用户选择该选项后，需要在实常数中输入模型厚度（THICK）。 6. SOLID70

SOLID70单元采用一阶温度插值函数。如图2-35所示，SOLID70单元由8个节点组成，每个节点上只有一个温度自由度，具有3个方向的热传导能力，可以用于三维静态或瞬态的热分析。SOLID70单元能实现匀速热流的传递。假如模型包括实体传递结构单元，那么也可以进行结构分析，此单元能够用等效的结构单元代替（如SOLID185）。

图2-35 SOLID70单元几何图

SOLID70单元存在一个选项，即允许完成实现流体流经多孔介质的非线性静态分析。选择了该选项后，SOLID70单元的热参数将被转换成类似的流体流动参数，如温度自由度将变为等效的压力自由度。

对流、热流和辐射可以作为面载荷施加在图2-35中用圆圈标记的面上。热流率可以作为体载荷施加在节点上，如果节点I处的热流率定义为HG?I?，当其他节点未指定时，默认为

HG?I?。

图2-36所示为“SOLID70 element type options（SOLID70单元关键字设置）”对话框。SOLID70单元包括K2、K4、K7和 K8关键字。

图2-36 “SOLID70单元关键字设置”对话框

（1）K2关键字

K2关键字用来设置计算对流换热系数的方法。ANSYS提供了 4种计算方法：采用平均膜温度?Ts?TB?2（Avg film temp）计算对流换热系数，这是ANSYS的默认选项；按单元表面温度TS（Ele surface temp）计算对流换热系数；按流体体积温度TB（Fluid bulk temp）计算对流换热系数；使用温差TS?TB（Different temp）计算对流换热系数。 （2）K4关键字

K4关键字用来设置单元坐标系。ANSYS可以设置两种单元坐标系：单元坐标系平行于总体坐标系（Parall to global），这是ANSYS的默认选项；基于单元的I-J边建立单元坐标系（By elem I-J side）。 （3）K7关键字

K7关键字用来设置非线性流动选项。ANSYS可以设置2种选项：标准热传输单元（Std heat transf），这是ANSYS的默认选项；非线性稳态流动分析单元（温度自由度解释为压力）（Nonlin fluid flo）。对于这个选项，温度被转换为压力自由度。 （4）K8关键字

K8关键字用来定义质量传送作用。ANSYS可以设置2种质量传送作用：不考虑质量传送影响（Exel mass transp），这是ANSYS的默认选项；考虑质量传送（Incl mass transp），用户选择该选项后，需要在实常数面板中输入X方向和Y方向的传送速度VX、VY和VZ。 7. SOLID90

SOLID90是三维8节点实体单元SOLID70的高次形式。SOLID90单元由20个节点定义而成，每个节点有一个温度自由度。SOLID90单元有适当的温度协调形状，可以用于模拟曲线边界。该20个节点热单元适用于二维稳态或瞬态热分析。

热传导、热对流和热辐射可以作为面载荷输入，如图2-37所示中带圆圈的数字所示。生热率可以施加在节点上，作为单元体力。如果在节点I处设定了节点生热HG?I?，而其他节点处的温度都没有设定，那么它们将默认为HG?I?。

图2-37 SOLID90单元几何图

图2-38所示为“SOLID90 element type options（SOLID90单元关键字设置）”对话框。SOLID90 单元只有 K1关键字。

图2-38 “SOLID90单元关键字设置”对话框

K1关键字用来指定传热矩阵形式。ANSYS可以设置2种传热矩阵形式：一致传热矩阵（Consistent），这是，ANSYS的默认选项；对角传热矩阵（Diagonalized）。 8. SHELL131

SHELL131单元是一个二维复合层状壳单元，具有模拟壳体厚度方向上的热传导功能。如图2-39所示，SHELL131单元由4个节点组成，每个节点具有32个温度自由度。热传导壳单元能够进行二维稳态或瞬态热分析。SHELL131单元计算出的节点的温度可以转换到相应的结构壳单元上以便模拟壳体的热弯曲。

图2-39 SHELL131单元几何图

图2-40所示为“SHELL131 element type options（SHELL131单元关键字设置）”对话框。SHELL131单元包括 K2、K3、K4和K6关键字。

图2-40 “SHELL131单元关键字设置”对话框

（1）K2关键字

K2关键字用来设置计算对流换热系数的方法。ANSYS提供了 4种计算方法：采用平均膜温度?Ts?TB?2（Avg film temp）计算对流换热系数，这是ANSYS的默认选项；按单元表面温度TS（Ele surface temp）计算对流换热系数；按流体体积温度TB（Fluid bulk temp）计算对流换热系数；使用温差TS?TB（Different temp）计算对流换热系数。 （2）K3关键字

K3关键字用来设置温度在壳体厚度方向上的变化规律。ANSYS提供了3种温度沿着厚度

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