热分析的校验案例
复合墙体中的热传递
问题说明：炉壁由两层组成：防火砖和绝热砖。炉内温度为 3000 F (Tf)，内表面对流系数为 3.333 x 10-3 BTU/s ft2 F (hf)。
环境温度为 80 F (Ta)，外表面对流系数为 5.556 x 10-4 BTU/s ft2 F (ha)。确定复合墙体中的温度分布。
1. 内层：
薄膜系数：3.333 x 10-3 BTU/s (ft2)(华氏度)
环境温度 (炉内温度)：3000 F
2. 外层：
薄膜系数：5.556 x 10-4 BTU/s ft2 (华氏度)
环境温度：80 F
材料属性 | 几何属性 |
|---|---|
防火砖：k = 2.222 x 10-4 BTU/s ft F 绝热砖：k = 2.778 x 10-5BTU/s ft F | 横截面 = 1 英寸 x 1 英寸 防火砖厚度 = 9 英寸 绝热壁厚度 = 5 英寸 |
结果比较 - 仿真质量滑块在默认位置
结果 | 目标 | Creo Simulate | Ansys Discovery Live | Creo Simulation Live | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|---|
最低温度 (华氏度) | 336 | 336.64 | 322.0 | 321.19 | 4.41 |
最高温度 (华氏度) | 2957 | 2597.17 | 2959.7 | 2959.78 | 0.09 |
Creo Ansys Simulation 结果比较（默认网格）
结果 | 目标 | Ansys AIM | Creo Ansys Simulation | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|
最低温度 (华氏度) | 336 | 336.69 | 336.64 | 0.19 |
最高温度 (华氏度) | 2957 | 2957.2 | 2957.17 | 0.01 |
复合实心墙体块的热传导
问题说明：考虑由两种材料构成的墙体中的热传导。材料 1 具有均匀的热源，相当于 6000 瓦施加于外墙面，而材料 2 的外表面暴露在对流冷却中。计算区域左侧绝热表面的温度。
参考资料：F.P. Incropera, D.P. Dewitt. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 5th Edition, pg.117, 2006.
材料属性 | 几何属性 | 负载 |
|---|---|---|
材料 1：传导率 = 75 W/m-K 材料 1：传导率 = 150 W/m-K | 墙体块的尺寸： 70毫米 X 80 毫米 材料 1 = 50 毫米 材料 2 = 20 毫米 厚度 = 1000 毫米 | 左表面：热流量 = 6000 W 右表面：HTC = 1000 W/m2 K，流体体表温度 = 30 C 所有其他表面都是绝热的。 |
结果比较 - 仿真质量滑块在默认位置
结果 | 目标 | Creo Simulate | Ansys Discovery Live | Creo Simulation Live | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|---|
最左侧绝热表面的温度 (℃) | 165 | 165 | 161.1 | 159.77 | 3.17 |
Creo Ansys Simulation 结果比较（默认网格）
结果 | 目标 | Ansys AIM | Creo Ansys Simulation | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|
最左侧绝热表面的温度 (℃) | 165 | 165.06 | 165.07 | 0.04 |
冷却脊柱的热传递
问题说明：横截面面积 A 和长度 L 的钢制冷却脊柱，从墙体延伸而来，温度保持在 T w。脊柱与周围空气之间的表面对流系数为 h，空气温度为 T a，脊柱尖端绝热。确定脊椎传导的热量和尖端的温度。
对流条件适用于所有 4 个纵向表面。
参考资料：F. Kreith, "Principles of Heat Transfer", 2nd Printing, International Textbook Co.,Scranton, PA, 1959, pg. 143, ex. 4-5
材料属性 | 几何属性 | 负载 |
|---|---|---|
K = 9.71x10-3 BTU/s-ft-F | 横截面 = 1.2 英寸 X 1.2 英寸 L = 8 英寸 | T w = 100 F T a = 0 F H = 2.778x10-4 BTU/s-ft2-F |
结果比较 - 仿真质量滑块在默认位置
结果 | 目标 | Creo Simulate | Ansys Discovery Live | Creo Simulation Live | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|---|
尖端温度 (摄氏度) | 79.0344 | 78.96 | 78.893 | 78.890 | 0.18 |
Creo Ansys Simulation 结果比较（默认网格）
结果 | 目标 | Ansys AIM | Creo Ansys Simulation | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|
尖端温度 (摄氏度) | 79.0344 | 78.966 | 78.966 | 0.09 |