热载荷

在热研究和耦合研究中，如果持续不断均衡应用一个固定温度，则可以使用热载荷组→温度命令分析梯度热条件。

在以下情况使用温度载荷命令：

• 您要应用不同温度载荷。

• 要将温度载荷应用到选择的实体或整个体。

• 不 需要分析达到热平衡的时间。

当相邻节点温度更低时，应用常量温度载荷可以导致热传导到模型中。相邻节点温度更高时，应用常量温度载荷可以导致热传导到模型外。

• 几何体 - 可以选择一个或多个特征、面、边、拐角和点。在装配模型中，还可以选择体。在框架模型中，可以选择节点和曲线。可以将载荷施加于同类实体、混合实体以及施加了其他载荷的实体。

  

• 值 - 使用动态输入框指定温度。默认单位是“华氏度”或“摄氏度”。允许使用 0 和负值。

• 载荷分布 - 温度载荷值不是分布式的。如果选择多个实体，则会将您指定的温度应用于每个选定实体。

  示例:

  如果选择两个面并输入温度值 100 度，则会将 100 度载荷应用于每个面。

使用热通量载荷命令可以衡量热能通过单位面积（曲面、曲线、边、节点或点）传递的速率。热通量命令定义热功率、生热或热传递载荷。

• 几何体 - 在零件和钣金中，可以选择面、曲面、边、拐角、点或特征。如果选择多个实体，它们必须属于相同类型。在框架模型中，可以选择表示梁的直线。

• 载荷分布 - 可以选择命令条上的总载荷选项 ，将载荷值分散到实体中，而不是将总载荷值应用于每个实体。

• 值 - 使用动态输入框指定热通量值和单位（热功率/单位面积）。对于总载荷，默认单位为 W。对于分布式载荷，单位以所选实体类型为基准：

  实体	总计	分布式
  点	W（瓦特）	W
  边	W	W/m
  面	W	W/m²
  特征	W	W/m²

  正值表示传入模型实体的热。负值表示传出模型实体的热。

示例:

热通量载荷应用于刹车盘模型两侧的刹车片表面。

为进行散热，将对流载荷应用于刹车盘的所有表面（除已经应用热通量载荷的表面之外）。

在装配模型中，使用热载荷组中的生热命令，为整个体定义热功率、生热或热传递载荷。可以将生热载荷应用于已存在其他载荷的体或部件。

生热载荷可衡量热能通过单位体积（体或部件）传递的速率。通常情况下，这种热能必须传导到体边界，并通过对流或辐射热传递移除。

• 几何体 - 可以选择装配中的体。使用“快速选取”选择装配中的单个部件或设计体。

  

• 载荷分布 - 可以选择命令条上的总载荷选项 ，将载荷值分散到实体中，而不是将总载荷值应用于每个实体。

• 值 - 使用动态输入框指定每单位体积的热功率。对于总载荷，默认单位为 W。对于分布式载荷，单位为“功率/体积”(W/m³)。

  正值表示传入模型实体的热。负值表示传出模型实体的热。

当气体或流体由于温差从一个曲面流动到另一个曲面或其环境时，对流载荷衡量热能交换。

热载荷组中的对流命令定义自然对流载荷。使用自然对流载荷可以根据自然对流评估热传递。

自然对流

• 几何体 - 您可以选择面、边、拐角和特征。通过更改命令条上的选择类型，可以将载荷施加于混合几何实体。

• 值 - 自然对流载荷需要以下两个值：

  • 对流传热系数 - 也称为热传递系数或对流系数，此值表示流体或气体导热的速率，例如当电路板表面和环境之间可以自然对流传热时。密度、粘性系数和流体或气体的速度都会影响对流传热系数。

    默认单位由文件属性中定义的单位产生，例如 1 W/m²K。如果使用其他单位输入值，则系统将它们转换为默认文档单位。

    不允许使用 0 和负值。

    示例:

    对流传热系数值随流体和气体经过或穿过的曲面材料而大幅变化。下表说明了自然对流值的范围。

    流体或气体（自然对流模式）	应用模块	典型系数值（单位）
    		(BTU / hr-ft²F)	(W/m²K)
    空气	自然对流	N/A	5 到 25
    空气	强迫对流	N/A	20 到 300
    空气	房间和外界通过普通玻璃窗产生的空气流通	0.1 到 0.5	0.5 到 2.5
    水	流过管道	0.5 到 20	20 到 100
    流体	管件内部和外部的流体	18 到 176	50 到 100
    气体	热交换器的管道内外的压力为大气压的气体	0.2 到 3.5	2 到 25
    沸水	在池中或容器中	440 到 6,200	2,500 到 3,500
    	流过管道	880 到 17,600	5,000 到 100,000
    1 大气压时水蒸气凝结	竖直曲面	700 到 2,000	4,000 到 11,300

  • 环境温度 - 也称为周围温度或总体温度。热量以对流方式传递到表面，或从表面传递到指定的环境温度。

    默认值为 20 摄氏度。允许使用 0 和负值。

• 选项

  • 可以在热载荷选项对话框中指定用于自然对流载荷的高级选项。

  • 可以使用命令条上的翻转方向按钮更改对流载荷的默认方向。默认情况下实体面或曲面上的对流载荷应用时采用正法线方向。可以使用按钮将载荷转到反法线方向（相反一侧）。

热辐射是因体表面发出的电磁辐射而产生的热传递。当辐射到达另一个曲面或体并且被吸收、反射或被传递到另一个实体时，就发生了热传递。

温度高于开氏 0 度的任何体都会发出辐射，包括所有热的固体、液体以及部分热气体。

使用热载荷组中的辐射命令可应用以下两种辐射载荷之一：

空间辐射

定义面或曲面与无限（黑体）空间之间的辐射交换的辐射载荷。

封闭辐射

将辐射交换定义为一组曲面单元之间的辐射载荷。

注释:

即使没有定义装配连接件，装配中的封闭辐射载荷也可以传递热。

两种辐射类型的示例包括：营火（辐射到空间）或微波（封闭辐射）。

定义辐射载荷必须提供以下信息：

• 几何体 - 可以使用命令条上的选择类型列表来指定希望选择的几何体类型，然后在图形窗口中选择单个面或曲面、整个特征、边或点。如果正在使用曲面网格，您可能希望使用边/拐角选项来选择曲面上的线和点。

  注释:

  辐射载荷不适用于结构框架模型中的梁网格类型。

• 辐射类型和辐射值 - 使用辐射载荷选项对话框来选择辐射载荷类型（空间辐射或封闭辐射），以及输入辐射载荷值（表面发射率、吸收率、环境温度、视角系数、空腔或密闭空间的数量以及视角系数）。

  可以使用载荷命令条上的选项按钮打开该对话框。

  默认辐射载荷类型是空间辐射。

  注释:

  当使用相对较小的几何体和网格单元对应用于模型的封闭辐射载荷求解时，辐射载荷选项对话框上的 ZTOL 选项可通过研究来求解，从而避免致命错误。

  例如，使用 ZTOL 参数来解决类似下面的致命处理错误:

  *** FATAL*** DIMENSIONAL LENGTH: 9.765587644E-12 IS SMALLER THAN "ZTOL": 1.000000013E-10 REASSIGN "ZTOL" ON VIEW3D BULK DATA TO BE SMALLER THAN THE DIMENSIONAL LENGTH. 

• 载荷分布 - 辐射载荷在选定几何体中均匀分布。

• 本体温度载荷 - 所有辐射载荷的必备要素。使用体载荷组中的本体温度命令在划分网格之前随时指定基础温度。这可以确保系统为所有节点和单元指定默认温度（即使没有载荷具体应用于这些节点和单元）。

  请参阅“结构和本体载荷”帮助主题本体温度载荷。

• 选项 - 可以在热载荷选项对话框中指定用于封闭辐射载荷的高级选项。

热载荷组中的命令也可以用作热研究中的热约束。热约束将常量温度应用于几何体或节点。温度、对流、热通量和生热载荷可以用作热约束，以在整个模型中传热和散热。