Ansys Workbench多体接触热分析

文摘   科学   2024-10-28 07:50   广东  

在多体接触系统中,由于表面粗糙度影响,两个互相接触的固体表面之间常常充满了空气,热量将以导热的方式穿过这种气隙层,这种情况与固体表面完全接触相比,增加了附加的传递阻力,这个阻力称为接触热阻。

热阻类似于电阻,它是热量在传递时遇到的阻力,单位为K/W。显然热阻越大,物体的导热能力就越差,这和导热系数正好相反。在多个材料组成的系统中,接触热阻定义为界面处的温差与流过该界面的热量之比。
前期文章系统讲解了Ansys Workbench非线性热分热辐射分析热应力分析。本文将介绍Ansys Workbench多体接触热分析,其分析步骤与其它热分析基本一致,只是需要注意设置界面接触热阻。

界面接触热阻的大小,以及接触热阻的设置,在多体系统热分析中至关重要。根据实际界面接触情况,通常采取以下两种手段处理接触热阻。

1) 忽略接触热阻

对于界面光滑平整、完全接触、充分焊接、不关注界面等,忽略接触热阻。双击Geometry进入DM界面,选中所有零件右击选择Form New Part,形成一个多体零件,从而不设置零件接触关系,忽略零件之间的接触热阻。

2) 考虑接触热阻

对于界面粗糙、接触不良、存在间隙、很关注界面等,需要设置零件之间的接触关系和接触热阻。接触热阻与接触热导率成倒数关系,其在Workbench中的设置方法如下所述:

点击接触对Contact,下方面板中设置Advanced的Thermal Conductance为手动Manual,并设置其值大小。当然,也可以不进行设置,保持默认Program Controlled,由程序自行控制接触热导率的值。

常见界面接触热阻如上述两表所示,实际设置时最好通过试验获得,或取界面材料导热系数的平均值,然后再根据接触情况打一折扣。也可以通过仿真不同接触热阻时温度分布情况,并与实际温度进行比对分析,从而确定接触热阻。
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