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ALGOR热分析-水冷壁的温度分析

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ALGOR热分析-水冷壁的温度分析 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析 ALGOR中国工程技术中心 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析问题描述边界条件如图所示，包含辐射、对流和温度载荷，材料性能如下表所示。分析管子的温度分布 6.254E-4 管子(Part3) 6.254E-4 壁(Part1) 1.1E-5 耐高温材料(Part2) 导热率(单位： BTU/s in °F) 材料 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析建模 • 根据模型结构的对称性特点，取一个管子周围的横截面建模，采用二维单元进行分析，模型尺寸如下图所示。 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析进入FEA Editor • 本例在FEMPRO中直接建模 • 进入ALGOR • 开始FEMPRO模型： − File->New，选择FEA Model，分析类型设定为Steady State Heat Transfer ，New − 指定子目录和文件名CooledWall，保存 − 修改单位系统（Tools->Units）：首先选择单位系统为English（in），然后选择单位系统为Custom，并将Energy单位修改为Btu，OK ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析建立草图 • 右击Plane 2，选择 Sketch −二维模型必须位于YZ平面内 • 绘制矩形（壁） − 点击Create Rectangle按钮 − 输入第一角点坐标0, 0, 0，回车 − 输入第二角点坐标0, 12, 0.25，回车 − 点击Apply • 绘制矩形（耐高温材料） − 在Add Rectangle对话框中修改Part号为2 − 输入第一角点坐标0, 0, 0.25，回车 − 输入第二角点坐标0, 12, 12.25，回车 − 点击Apply，关闭框 − View->Enclose ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析建立草图 • 绘制圆（管道） − 点击Circle by Center and Radius − 确认Part号为2，输入圆心坐标0,6,1.75，回车，输入圆周一点坐标0,6,1.25，回车，点击 Apply。此操作绘制耐高温材料开孔的内壁 − 修改Part号为3，输入圆心坐标0,6,1.75，回车，输入圆周一点坐标0,6,1.25，回车，点击 Apply。此操作绘制管道外壁（和耐高温材料开孔重合）。 − 保持Part号为3，输入圆心坐标0,6,1.75，回车，输入圆周一点坐标0,6,1.375，回车，点击 Apply。此操作绘制管道内壁。关闭框。 − 右击Plane 2，取消Sketch ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析划分二维网格 •同时选中左侧草图对象1， 2， 3 ，右击鼠标，选择 Create 2-D Mesh •接受缺省设置，点击Apply •单元类型设置为2-D ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析单元定义 • Part1和Part2单元定义。 − 按住键，同时选择Part1和Part2的 “Element Definition...”，右击鼠标，选择 “Modify Element Definition...”，如下图所示，在弹出的对话框中设置单元厚度为12，如下图所示，点击OK，关闭对话框。 • Part3单元定义。 − 选择Part3的“Element Definition...”，右击鼠标选择“Modify Element Definition...”，在弹出的对话框中设置单元厚度为12，在“Heat Flow Calculation”中选择的 “Linear Based on BC”（该选项能够得到更精确的热通量计算结果），点击OK。 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析材料定义 • Part1和Part3材料属性。 − 按住键，同时选择Part1和Part3 的“Materials..”，右击鼠标，选择”Modify Material…”,在弹出的对话框中点击”Edit Properties”,输入Thermal conductivity=6.254e-4，点击OK， OK。 • 定Part2材料属性。 − 选择Part2的“Materials..”，右击鼠标，选择”Modify Material…”,在弹出的对话框中点击”Edit Properties”,输入Thermal conductivity=1.1e-5，点击OK，OK 。 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析施加温度载荷 • 设置水冷壁温度。 - 水冷壁温度为常值，可以通过施加节点温度值得到。 - 采用“框选 +点 ”，选择水冷壁底部节点。 - 右击鼠标，选择“Nodal Applied Temperatures...”，在弹出的对话框中输入温度数值125和刚度0.625（导热系数的1000倍）。 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析施加对流边界条件 • 管道内表面施加对流换热系数。 − 选择方式变为“点选 +面 ” ，选择管道内表面，右击鼠标选择“Surface Convection Load...”，在弹出的对话框中设置对流换热系数为0.0012，环境温度为 70，点击OK。 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析施加辐射边界条件 • Part2施加面辐射载荷。 − 选择Part2上端面，右击鼠标，选择“Surface Radiation Load...”，在弹出的对话框中设置Function（辐射因子）=0.7，环境温度=1200，点击OK。 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析求解参数设置 • 在数式管理器中选择Analysis Type，右击鼠标选择 “Modify Analysis Parameters...”选项，进入求解参数设置对话框。 • 设置默认节点温度：在”Options”面板中设置默认节点温度为1190，忽略出现的警告信息 − 对于稳态分析并非必需，但对于包含辐射的热分析，指定初始温度，有助于加快求解收敛速度 • 高级设置（非线性设置） − 进入Advanced面板进行设置 − 激活Perform选框 − 在“Criteria”中选择 “Stop when corrective norm < E1 − “Maximum number of iterations”：设置为20 − “Corrective tolerance”：设置为0.01 − “Relaxation parameter”：设置为0.95。 − 点击OK，完成设置。 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析求解 • 点击“Perform Analysis” ，进行求解。 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALGOR热分析-水冷壁的温度分析后处理－观察热流率 • Results->Heat rate of face，显示面的热流率 • Result Options->Smooth Results取消平滑选项。 • 选择模式“点选＋Surface ”。 • 选中管道的内表面，右击鼠标，选择 Inquire Results • 在Summary中选择Sum。冷却管的散热功率为8.28e-2Btu/s。 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司 ALG OR 工程技术中心 - - 北京英吉泰科工程技术公司

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