教程 7

教程 7

模型的尺寸和视图如图 7-60 所示。

您将对模型运行稳态热分析，根据下面给出的边界条件评估组件的温度分布和总热通量。图 7-61 和图 7-62 显示了用于执行热分析的温度载荷和对流载荷。

边界条件：

环境温度：220°C（295K）

温度载荷：800°C

对流系数：1.24

模型材料：合金钢（预计时间：45 分钟）

完成本教程需要以下步骤：

a. 启动 SOLIDWORKS 并创建模型。

b. 生成网格并将热边界条件应用到模型。

c. 分析结果。

d. 保存模型并退出 SOLIDWORKS Simulation。

启动 SOLIDWORKS 并创建模型

首先，您需要启动 SOLIDWORKS，然后创建模型。创建模型时，将单位设置为 MMGS（毫米、克、秒）。

1. 使用新建 SOLIDWORKS 文档对话框启动新的零件文件，并调用草图绘制环境。
2. 选择前视基准面作为草图绘制平面，并绘制模型的草图。尺寸标注请参见图 7-60。
3. 从特征命令管理器中选择旋转凸台/基体工具，并创建旋转特征以生成模型，参见图 7-59。
4. 将模型保存为 c07_asw_2024_tut07。

调用 SOLIDWORKS Simulation 并启动新算例

创建模型后，您需要添加 SOLIDWORKS Simulation 插件并启动新算例。

1. 启动 SOLIDWORKS Simulation，并从 Simulation 命令管理器中的新建算例顾问飞出工具中选择新建算例工具；将显示算例 PropertyManager，参见图 7-63。
2. 从高级仿真卷展栏中选择热力按钮，并在名称卷展栏的算例名称编辑框中输入算例名称 Car Disk Break Rotor。从算例 PropertyManager 中选择确定按钮。执行此操作后，将在 Simulation 算例树下方添加一个以 Car Disk Break Rotor 为算例名称的 Simulation 算例树。
3. 右键单击算例名称节点，并从快捷菜单中选择属性选项；将显示热力对话框。
4. 如果未选择，请从此对话框的求解类型区域中选择稳态单选按钮。
5. 单击确定按钮以关闭此对话框。

指定材料并生成网格

选择算例类型后，如果未在建模环境中指定材料，您需要在 Simulation 算例树中为模型指定材料。之后，您需要对模型进行网格划分。

1. 从 Simulation 命令管理器中选择应用材料工具；将显示材料对话框。
2. 从显示的材料中选择合金钢。接下来，选择应用按钮，然后选择关闭按钮以关闭此对话框。

应用材料后，您需要对模型进行网格划分。

3. 从 Simulation 命令管理器中的运行此算例飞出工具中选择创建网格工具；将显示网格 PropertyManager，如图 7-64 所示。

4. 从 PropertyManager 中选择确定；将显示网格进度窗口，并生成具有默认设置的网格，参见图 7-65。

现在，您需要了解网格划分后创建的单元数量。

5. 在 Simulation 算例树中右键单击网格节点，并从快捷菜单中选择详细信息选项；将显示网格详细信息窗口。

在网格详细信息窗口中，您可以获得有关算例名称、网格类型、使用的网格划分器、网格质量、长宽比、总节点数、总单元数等信息。从网格详细信息窗口可以明显看出，总单元数为 9032。现在，您需要提高网格质量以获得更准确的热分析结果。

6. 要提高网格质量，请从 Simulation 命令管理器中的运行此算例飞出工具中选择创建网格工具；将显示网格 PropertyManager。
7. 将网格密度卷展栏中的网格因子滑块向精细方向移动；这会增加单元数量，您将获得更高的网格精度。
8. 单击确定以关闭此 PropertyManager；将显示网格进度窗口，并使用修改后的设置生成网格，参见图 7-66。

请注意，此网格中的单元数为 56,557。与使用默认网格控制设置生成的网格所达到的单元数量相比，这个数字非常大。

将热边界条件应用到模型

模型网格划分完成后，您需要将热边界条件应用到模型以进行分析。您将在前表面施加温度载荷，并在内表面施加对流载荷。

1. 要施加温度载荷，请从 Simulation 命令管理器中的热力载荷飞出工具中选择温度工具；将显示温度 PropertyManager，如图 7-67 所示。
2. 选择模型的前表面以施加温度载荷，参见图 7-68；所选面的名称将显示在温度的面、边线、顶点、零部件显示框中。

3. 从单位下拉列表中选择摄氏度（°C）选项，并在温度卷展栏的温度编辑框中输入 80。您也可以以开尔文（K）为单位设置该值。
4. 选择确定按钮以关闭此 PropertyManager。
5. 从 Simulation 命令管理器中的热力载荷飞出工具中选择对流工具；将显示对流 PropertyManager，参见图 7-69。
6. 选择模型的内表面以施加对流载荷，参见图 7-70；所选面的名称将显示在所选实体卷展栏的对流面选择框中。
7. 在对流系数卷展栏的对流系数编辑框中输入 1.24 作为空气的对流系数值。
8. 在整体环境温度卷展栏的整体环境温度编辑框中输入 22°C 或 295.15K 作为环境温度。
9. 选择确定按钮以关闭此 PropertyManager。

分析结果

应用热边界条件后，现在重要的是分析模型相对于所应用边界条件的行为。

1. 单击 Simulation 命令管理器中的运行此算例工具，或在 Simulation 算例树中右键单击算例名称并选择运行；将显示求解器状态消息框，如图 7-71 所示，并在 Simulation 算例树中添加结果节点，表示求解已完成。

在结果节点下，添加了 Thermal1 (-Temperature-) 节点。此外，模型以不同颜色云图显示，表示模型中温度的分布。图例也显示在绘图区中，表示模型中从最低到最高温度分布的值，参见图 7-72。

请注意，施加温度边界条件区域的温度比远离该区域的温度更高。标记为红色的区域显示模型中的最高温度，标记为蓝色的区域显示模型中的最低温度。类似地，其他颜色显示模型中温度分布的不同值。

2. 右键单击结果节点，并选择定义热力图解选项以调用热力图解 PropertyManager，参见图 7-73。
3. 从定义选项卡显示卷展栏的零部件下拉列表中选择 HFLUXN: Resultant heat flux。选择确定按钮以关闭 PropertyManager；将在结果节点下添加 Thermal2 (-Res heat flux-) 节点，并随模型一起显示相应的图例，参见图 7-74。

4. 类似地，从定义选项卡显示卷展栏的零部件下拉列表中选择 HFLUXX: X heat flux。选择确定按钮以关闭 PropertyManager；将在结果节点下添加 Thermal3 (-X heat flux-) 节点，并随模型一起显示相应的图例，参见图 7-75。

您可以在热分析生成的不同结果之间切换。

注意

在本教程中，方向热通量沿 X 轴计算。您也可以通过从热力图解 PropertyManager 定义选项卡显示卷展栏的零部件下拉列表中选择所需选项，来确定沿 Y 轴或 Z 轴的方向热通量。

5. 右键单击结果节点下的结果名称，并选择显示；生成的结果将显示在绘图区中，并带有相应的图例。

下表显示了总热通量和方向热通量获得的结果。

从上述结果可以明显看出，总热通量在模型标记为红色的区域最大，在标记为蓝色的区域最小。每个颜色云图表示一个值，可以在绘图区的图例中看到。

保存项目并退出 SOLIDWORKS Simulation

分析结果后，保存整个项目并退出 SOLIDWORKS Simulation。

1. 选择保存按钮，将项目保存到以下位置：

DocumentsAdvanced SOLIDWORKSc07

2. 从 SOLIDWORKS 菜单中选择文件 > 关闭以关闭文档。