Pro/MECHANICA: Structure and Thermal Analysis
Version 2001
Глава 8 - Термальный анализ
Упражнение 8b - Термический анализ переходного процесса
Цель
После завершения этого упражнения Вы будете способны:
Настраивать и выполнять термальный Quick Check анализ переходного процесса.
Отображать результаты анализа.
Радиатор изготовлен из алюминия и имеет коэффициент естественной конвекции 0.01 (lbf/in F° sec).
В этом упражнении Вы настроите и выполните анализ теплового переходного процесса на радиаторе, использованном в упражнении 8a, и определите фактическое время, которое потребовалось радиатору, чтобы достигнуть установившегося состояния (количество подводимого тепла равно отдаваемому теплу). Радиатор модифицирован для этого упражнения; количество рёбер увеличено до восьми и каждое ребро увеличено по высоте. Радиатор показан на рисунке 8–42. Источник тепла - все тот же 20W CPU и для длинных вертикальных граней рёбер определена принудительная конвекция. Это увеличивает коэффициент конвекции до 1 (lbf/in F° sec).
Рисунок 8-42
Задачи Моделирования
Задание 1: Открытие детали с названием heat_dtime in Pro/ENGINEER и запуск Pro/MECHANICA.
1. Откройте файл heat_dtime.prt. Деталь в не закрашенном состоянии показана на рисунке 8-43.
Рисунок 8-43
2. Установите систему единиц на IPS.
3. Запустите Pro/MECHANICA.
Задание 2: Определение типа модели.
1. Установите тип модели на 3D.
Задание 3: Применение тепловых нагрузок.
В этой задаче Вы примените тепловую нагрузку к нижней поверхности радиатора, как показано на рисунке 8-44.
Модель на рисунке 8-24 переориентирована для большей наглядности.
Рисунок 8-44
1. Выберите Heat Loads > New > Surface из меню THML MODEL или нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Heat Load.
2. Напечатайте [timeload] в поле Name. Одобрите предлагаемую по умолчанию опцию для Member of Set, ThermalLoadSet1.
Для создания новой нагрузки нажмите кнопку
.
3. Нажмите кнопку
Surface(s) 
в секции
References и выберите поверхность, как показано на рисунке 8-44.
4. Примите опции по умолчанию в секциях Distribution и Spatial Variation.
14.75lbf in/sec = 20Watt.
5. Напечатайте [14.75] в поле Q.
6. Нажмите кнопку 
для просмотра приложенной тепловой нагрузки.
7. Нажмите кнопку 
. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 8-45.
Рисунок 8-45
8. Выберите Done/Return для завершения приложения тепловой нагрузки.
Задание 4: Применение граничных условий.
Предположите, что конвекция на меньших поверхностях незначительна.
В этой задаче Вы примените граничные условия к длинным вертикальным граням рёбер.
1. Выберите Bndry Conds > New > Conv Cond > Surface или нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Convection Condition.
2. Напечатайте [long_face] в поле Name. Одобрите предлагаемую по умолчанию опцию для Member of Set, BndryCondSet1.
Для создания новой нагрузки нажмите кнопку
.
3. Нажмите кнопку
Surface 
в секции
Surface(s) и выберите все вертикальные поверхности. Выберите Done Sel.
4. Напечатайте [1] в поле Convection Coefficient.
5. Напечатайте [80] в поле Bulk Temperature.
6. Нажмите кнопку 
. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 8-46.
Рисунок 8-46
7. Выберите Done/Return для завершения.
Задание 5: Применение материала.
1. Назначьте AL2014 для детали радиатора.
Заключение
В предыдущих задачах Вы создавали объекты моделирования, требуемые для анализа модели. Затем Вы установите тип анализа, метод сходимости и запустите анализ.
Задачи Анализа
Задание 6: Настройка анализа.
Опция сходимости Multi-Pass Adaptive не доступна для данного типа анализа.
1. Настройте Quick Check анализ с опцией Transient Thermal. Открывается диалоговое окно Transient Thermal Analysis Definition, как показано на рисунке 8–47.
Рисунок 8-47
2. Напечатайте [heat_dtime] в поле Name.
3. Выберите BndryCondSet1 в поле Constraint.
4. Напечатайте [80] в поле Temperature (температура среднемассовая).
5. Одобрите опцию по умолчанию в поле Accuracy.
6. Включите опции Auto и Automatically smooth convections.
7. Перейдите на закладку Convergence и выберите Quick Check из раскрывающегося меню Method.
8. Перейдите на закладку Output. Открывается диалоговое окно Output, как показано на рисунке 8-48.
Рисунок 8-48
9. Включите опцию Heat Flux.
10. Одобрите опцию по умолчанию в поле Plotting Grid.
Выберите опцию User-defined Output Intervals из раскрывающегося меню Output Intervals для назначения своего собственного интервала.
11. Выберите опцию Automatic Interval within Range из раскрывающегося меню Output Intervals.
12. Включите опцию Auto. (Чтобы определять Ваш собственный максимальный диапазон времени, отключите Auto.)
13. Нажмите кнопку 
для одобрения выборов и закрытия диалогового окна
Transient Thermal Analysis Definition.
14. Проверьте обоснованность модели
Задание 7: Запуск анализа.
Выполнение анализа займёт от 20 до 40 минут, в зависимости от Вашего CPU.
1. Выполните Quick Check анализ для проверки на наличие ошибок. Следующие результаты появляются в диалоговом окне Summary:
• Число твёрдотельных элементов, созданных AutoGEM (1659).
• Количество шагов, предпринятых решающим устройством для завершения прогона.
• Изменение Максимальной Температуры (1.16 F°).
• Время на выполнение прогона.
Задачи по обработке результатов
Задание 8: Отображение результатов
1. Создайте и отобразите диаграмму max_dyn_temperature graph для heat_device.
2. Выберите Results и нажмите кнопку 
для сохранения текущей модели. Открывается диалоговое окно
Untitled Result Window.
3.
Нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Create Result Window, как показано на рисунке 8-31.
Рисунок 8-49
4. Нажмите кнопку 
для одобрения названия окна по умолчанию -
window1. Открывается диалоговое окно Design Study for Result Window "window1".
5. Найдите изучение
heat_dtime и нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Define Contents for Results Window "window1". Примите опцию по умолчанию в раскрывающемся меню
Quantity.
7. Нажмите кнопку 
. Появляется диалоговое окно
Select a Measure.
8. Выберите max_dyn_temperature и нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Define Contents for Results Window "window1".
9. Одобрите заданные по умолчанию значения в полях Location и Display.
10. Нажмите кнопку 
и отобразите диаграмму. Диаграмма выглядит как показано на рисунке 8-50.
Рисунок 8-50
Задание 9: Исследование диаграммы.
1. Выберите Utilities > Seg Graph и выберите две точки, показанные на рисунке 8–51.
Рисунок 8-51
Диаграмма выглядит как показано на рисунке 8-52.
Рисунок 8-52
Диаграмма показывает, что устойчивое состояние достигнуто приблизительно за 100 секунд. Это указывает, что heat_device, при наборе условий, эффективно рассеивает теплоту, произведенную центральным процессором.
2. Сохраните модель и закройте окно.