Problemas de análise térmica em estado estável
Este capítulo contém problemas de análise térmica e resultados do Thermal. Em uma análise térmica em estado estável, o Thermal calcula a resposta térmica do seu modelo para cargas de calor especificadas e submetidas à restrições especificadas. O Thermal também calcula automaticamente todas as medidas predefinidas para aplicar a um modelo.
Este capítulo contém os modelos a seguir:
mvts001: Ajuste de resfriamento 3D com elemento de viga
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Tipo de análise:
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Térmica em estado estável
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Tipo de modelo:
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3D
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Comparação:
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ANSYS Nº 95
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Referência:
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Kreith, F. Principles of Heat Transfer. 2nd ed. PA: International Textbook Co., 1959.
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Descrição:
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Um ajuste de resfriamento da área da seção cruzada quadrada é envolvido por fluido, com uma extremidade mantida em uma temperatura determinada e a outra extremidade isolada. Localize a temperatura na ponta isolada, B.
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Especificações
Tipo de elemento: | viga (1) | |
Unidades: | Hr Ft Btu  F | |
Dimensões: | comprimento: 0,6666 | |
Propriedades da viga: | Área: 0,00694 IYY: 0 Cisalhamento FY: 0 CY: 0 | J: 0 IZZ: 0 Cisalhamento FZ: 0 CZ: 0 |
Propriedades do material: | Densidade de massa: 1 Custo por unidade de massa: 0 Módulo de Young: 0 | Coeficiente de Poisson: 0 Expansão térmica: 0 Condutividade: 25 |
Temperaturas indicadas: | Local/Magnitude: | |
therm_constr1 | colocado no ponto A: 100 | |
Condições de convecção: | Coeficiente de local/convecção: | Temperatura em massa: |
therm_constr1 | colocado na curva A-B: 0,333332 | 0 |
Comparação dos dados de resultados
Teoria | ANSYS | Thermal | % de diferença | |
|---|---|---|---|---|
Temperatura na ponta B (m=tip_temp) | 68,594 | 68,618 | 68,582 | 0,0174% |
Convergência: 0.0% em Temp. local e índice de energia | P máx.: 5 | Nº de equações: 5 | ||
mvts002: Placa 2D com convecção
Tipo de análise: | Térmica em estado estável |
Tipo de modelo: | Placa 2D |
Referência: | NAFEMS, FEBSTA, Nº T4 |
Descrição: | Uma placa com espessura uniforme é isolada em um lado e envolvida por fluido nos dois outros lados. O quarto lado é mantido em uma certa temperatura. Localizar a temperatura no ponto E. |
Especificações
Tipo de elemento: | Placa 2D (2) | |
Unidades: | Hr M W C | |
Dimensões: | comprimento: 1,0 largura: 0,6 | |
Propriedades do material: | Densidade de massa: 0,08 Custo por unidade de massa: 0 Módulo de Young: 0 | Coeficiente de Poisson: 0 Expansão térmica: 0 Condutividade: 52 |
Temperaturas indicadas: | Local/Magnitude: | |
therm_constr1 | colocado na curva A-B: 100 | |
Condições de convecção: | Coeficiente de local/convecção: | Temperatura em massa: |
therm_constr1 | colocado nas curvas C-D, B-E, C-E: 750 | 0 |
Comparação dos dados de resultados
Teoria | Thermal | % de diferença | |
|---|---|---|---|
Temperatura no ponto E (m=pt_e_temp) | 18,3 | 18,15 | 0,81% |
% de convergência: 2,0% na Temp. local e índice de energia | P máx.: 9 | Nº de equações: 84 | |
mvts003: Cilindro simétrico ao eixo 2D com fluxo prescrito
Tipo de análise: | Térmica em estado estável |
Tipo de modelo: | Simétrico ao eixo 2D |
Referência: | NAFEMS, BMTTA(S), Nº 15(i) |
Descrição: | Um cilindro tem um fluxo de calor indicado ao redor de parte do limite. O lado inferior é mantido em uma certa temperatura e o topo é isolado. Localizar a temperatura no ponto E. |
Especificações
Tipo de elemento: | Sólido 2D (2) | |
Unidades: | Hr M W C | |
Dimensões: | raio interno: 0,0 raio externo: 0,1 altura: 0,05 | |
Propriedades do material: | Densidade de massa: 7850 Custo por unidade de massa: 0 Módulo de Young: 0 | Coeficiente de Poisson: 0 Expansão térmica: 0 Condutividade: 52 |
Temperaturas indicadas: | Local/Magnitude: | |
therm_constr1 | colocado na curva A-B: 0 | |
Cargas de calor | Local/Magnitude | Distribuição | Variação espacial |
|---|---|---|---|
therm_load1 | colocado na curva C-E: 500000 | calor/tempo por unidade de área | uniforme |
Comparação dos dados de resultados
Teoria | Thermal | % de diferença | |
Temperatura na ponto alvo E (m=target_pt_temp) | 213,6 | 213,82 | 0,1% |
Convergência: 0.0% em Temp. local e índice de energia | P máx.: 9 | Nº de equações: 80 | |
mvts004: Cilindo oco simétrico ao eixo 2D com fonte térmica 2D
Tipo de análise: | Térmica em estado estável |
Tipo de modelo: | Simétrico ao eixo 2D |
Referência: | NAFEMS, BMTTA(S), Nº 15 (iii) |
Descrição: | Um cilindro oco tem um fluxo de calor indicado sobre a parte central da superfície interior; as extremidades são isoladas. As superfícies superior, inferior e exterior são mantidas em temperatura uniforme. Localize a temperatura no ponto G. |
Especificações
Tipo de elemento: | Sólido 2D (2) | |
Unidades: | Hr M W C | |
Dimensões: | raio interno: 0,02 raio externo: 0,1 altura: 0,14 | |
Propriedades do material: | Densidade de massa: 7850 Custo por unidade de massa: 0 Módulo de Young: 0 | Coeficiente de Poisson: 0 Expansão térmica: 0 Condutividade: 52 |
Temperaturas indicadas: | Local/Magnitude: | |
Therm_constr1 | colocado nas curvas A-B, B-C, C-D: 0 | |
Cargas de calor | Local/Magnitude | Distribuição | Variação espacial |
|---|---|---|---|
Therm_load1 | colocado na curva E-F: 500000 | calor/tempo por unidade de área | uniforme |
Comparação dos dados de resultados
Teoria | Thermal | % de diferença | |
Temperatura no ponto alvo G (m=target_pt_temp) | 59,82 | 59,84 | 0,03% |
Convergência: 0.0% em Temp. local e índice de energia | P máx.: 9 | Nº de equações: 133 | |
mvts005: Temperaturas de parede de duas camadas com profundidade de unidade 2D
Tipo de análise: | Térmica em estado estável |
Tipo de modelo: | Profundidade de unidade 2D |
Comparação: | ANSYS Nº 92 |
Referência: | Kreith, F. Principles of Heat Transfer. 2nd ed. PA: International Textbook Co., 1959. |
Descrição: | Uma parede de duas camadas delimitada por fluxo aquecido em ambas as superfícies interna e externa; as extremidades são isoladas. Localize as temperaturas nas superfícies interna e externa. |
Especificações
Tipo de elemento: | Sólido 2D (2) | |
Unidades: | Hr Ft Btu F | |
Dimensões: | espessura de camada 1: 0,75 espessura da camada 2: 0,416666 | |
Propriedades do material: | Densidade de massa: 1 Custo por unidade de massa: 0 Módulo de Young: 0 | Coeficiente de Poisson: 0 Expansão térmica: 0 Condutividade: • camada 1 (K1): 0,8 • camada 2 (K2): 0,1 |
Condições de convecção: | Coeficiente de local/convecção: | Temperatura em massa: |
Therm_constr1 | colocado na curva A-B: 12 colocado na curva C-D: 2 | 3000 80 |
Comparação dos dados de resultados
Teoria | ANSYS | Thermal | % de diferença | |
|---|---|---|---|---|
Temperatura na superfície interior (m=inner_temp_1) | 2957 | 2957,2 | 2957,2 | 0,006% |
Temperatura na superfície exterior (m=outer_temp_1) | 336 | 336,7 | 336,7 | 0,2% |
Convergência: 0.0% em Temp. local e índice de energia | P máx.: 2 | Nº de equações: 13 | ||
mvts006: Ajuste de resfriamento 3D com elementos sólidos
Tipo de análise: | Térmica em estado estável |
Tipo de modelo: | 3D |
Comparação: | ANSYS Nº 96 |
Referência: | Kreith, F. Principles of Heat Transfer. 2nd ed. PA: International Textbook Co., 1959. |
Descrição: | Um ajuste de resfriamento da área da seção cruzada quadrada é envolvido por fluido, com uma extremidade mantida em uma temperatura determinada e a outra extremidade isolada. Localize a temperatura na ponta isolada (superfície EFGH). |
Especificações
Tipo de elemento: | sólido (2) | |
Unidades: | Hr Ft Btu F | |
Dimensões: | comprimento: 0,6666 largura: 0,083333 altura: 0,083333 | |
Propriedades do material: | Densidade de massa: 1 Custo por unidade de massa: 0 Módulo de Young: 0 | Coeficiente de Poisson: 0 Expansão térmica: 0 Condutividade: 25 |
Temperaturas indicadas: | Local/Magnitude: | |
thermal_constr1 | colocado na superfície ABCD: 100 | |
Condições de convecção: | Local/Magnitude: | Temperatura em massa: |
therm_constr1 | colocado em todas as superfícies exteriores exceto nas superfícies ABCD e EFGH: 1 | 0 |
Comparação dos dados de resultados
Teoria | ANSYS | Thermal | % de diferença | |
Temperatura na ponta (m=tip_temp_1) | 68,592 | 68,618 | 68,533 | 0,09% |
Convergência: 0.0% em Temp. local e índice de energia | P máx.: 8 | Nº de equações: 998 | ||
mvts007: Distribuição de temperatura do cilindro sólido 3D
Tipo de análise: | Térmica em estado estável |
Tipo de modelo: | 3D |
Comparação: | ANSYS Nº 101 |
Referência: | Schneider, P. J. Conduction Heat Transfer. 2nd ed. MA: Addison-Wesley Publishing Co., Inc., 1957. |
Descrição: | Um cilindro curto e sólido é submetido à temperaturas indicadas sobre todas as superfícies. Localize a distribuição de temperatura no cilindro. |
Especificações
Tipo de elemento: | sólido 1(2) | |
Unidades: | Hr Ft Btu F | |
Dimensões: | raio externo: 0,5 altura: 0,5 | |
Propriedades do material: | Densidade de massa: 1 Custo por unidade de massa: 0 Módulo de Young: 0 | Coeficiente de Poisson: 0 Expansão térmica: 0 Condutividade: 1,0 |
Temperaturas indicadas: | Local/Magnitude: | |
therm_constr1 | colocado na superfície EMN (superior): 40 colocado nas superfícies AKL (inferior) e KLMN (superfície exterior): 0 | |
Comparação dos dados de resultados
Teoria | ANSYS | Thermal | % de diferença | |
|---|---|---|---|---|
Ponto A (m=node_1_temp) | 0 | 0 | 0,0 | 0,0% |
Ponto B (m=node_11_temp) | 6,8 | 7,4427 | 6,8577 | 0,84% |
Ponto C (m=node_21_temp) | 15,6 | 16,361 | 15,4406 | 1% |
Ponto D (m=node_31_temp) | 26,8 | 27,411 | 26,4951 | 1,13% |
Ponto E (m=node_41_temp) | 40 | 40 | 40,0 | 0,0% |
% de convergência: 1,4% na Temp. local e índice de energia | P máx.: 9 | Nº de equações: 622 | ||
mvts008: Casca 3D com temperatura prescrita
Tipo de análise: | Térmica em estado estável |
Tipo de modelo: | 3D |
Referência: | NAFEMS, BMTTA(S), Nº 9 (i) |
Descrição: | Uma placa tem uma temperatura indicada distribuída de maneira uniforme ao redor de seu limite. Nenhum calor interno é gerado. Localizar a temperatura no ponto E. |
Especificações
Tipo de elemento: | Casca (10) | |
Unidades: | Hr M W C | |
Dimensões: | comprimento: 0,6 largura: 0,4 espessura: 1 | |
Propriedades do material: | Densidade de massa: 7850 Custo por unidade de massa: 0 Módulo de Young: 0 | Coeficiente de Poisson: 0 Expansão térmica: 0 Condutividade: 52 |
Temperaturas indicadas: | Local/Magnitude: | |
therm_constr1 | colocado na curva A-B: 1000 colocado em curvas A-D, C-D, B-C: 0 | |
Comparação dos dados de resultados
Teoria | Thermal | % de diferença | |
Temperatura na ponto alvo E (m=target_pt_temp) | 260,5 | 260,4192 | 0,03% |
% de convergência: 1,8% na Temp. local e índice de energia | P máx.: 9 | Nº de equações: 341 | |