Ansys 案例研究 | 茶壶的热分析

概述

在本例中，我们将对茶壶进行热分析，展示钢材料和瓷材料在稳态及瞬态分析中的温度分布情况。

目标

对钢制和瓷制茶壶进行稳态与瞬态热分析。

建模步骤

打开 Ansys Workbench，创建"稳态热分析系统"（Steady State Thermal System）。

为部件定义材料属性。此处仅使用钢和瓷进行演示，但应使用正确的材料属性。

导入模型，并抑制一半的对称部分。抑制后半部分模型如图 1 所示。

图 1. 茶壶主体与壶盖的截面视图

为几何体赋予材料。首先对瓷材料进行分析。

使用模型默认生成的主体与壶盖之间的热接触。

如图 2 所示，在模型上施加相关的热边界条件。假定茶壶内的茶水温度为 100°C。

图 2. 对流、温度及辐射边界条件

使用线性网格划分模型，求解分析。温度分布如图 3 所示。

图 3. 温度分布

可以绘制茶壶的热通量矢量图，如图 4 所示。

图 4. 显示传导、对流和辐射传热的热通量图

将材料改为钢，重复步骤 4 至 8 对该材料进行分析。

进行瞬态分析。上述步骤不变，仅改变分析设置：求解时长为 100 秒，温度在此期间从 100°C 降至环境温度 22°C。

划分网格，定义子步，求解模型。瓷材料的温度分布如图 5 所示。

图 5. 温度分布

对钢材料进行瞬态分析。

总结

简洁地总结结果，并与前述建模目标紧密联系。

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