Задание тепловой связи в Siemens NX

[tuly666 2]

Доброго времени суток, уважаемые форумчане!) Обращаюсь к Вам за помощью в корректном определении тепловых связей для конкретного примера, а именно:

 

Дана сборка деталей, сгенерирована трехмерная тетраэдральная сетка типа "TET4", заданы материалы компонентов сборки.

Сетки различных деталей не являются связанными\сопряженными между собой, поэтому для корректоного моделирования распределения тепла нужно задать тепловые связи.

 

Как видно из рисунка ниже, заданы тепловые связи между несущей пластиной и пятью опорными ножками конструкции, а также между несущей пластиной и нижней рамкой (она подсвечивается синим на рисунке).

 

 

Во всех случаях задания тепловой связи используется команда "Тепловая связь" в файле симуляции, в качестве связываемых объектов выбираются полигональные грани твердого тела (те, что соприкасаются), в поле "Величина"  выбирается тип "Полная электропроводность теплопроводность" и задается соответствующий коэффициент, рассчитываемый по формуле: (1\K)= (1\K1) + (1\K2) ; K1,2 = Lambda1,2 * S1,2 \ delta1,2, где Lambda- коэффициент теплопроводности материала, S- площадь соприкасающейся грани, delta- характерная толщина тела по направлению нормали к соприкасающейся грани.

 

Далее из условий ТЗ температура нижней рамки задается равной -20 градусам Цельсия, к произвольному отверстию прикладывается тепловая нагрузка W = 10 Вт, производится расчет (установившийся режим).

При этом Температура потока и Температура излучения окружающей среды также принимались равными -20 градусам Цельсия.

 

В результате получается следующее:

Деталь принимает температуру окружающей среды, игнорируя тепловые нагрузки. (Они включены, активны, добавлены в текущее решение).

 

При перенастройке текущего решения на переходный процесс происходит следующее:

 

Из анализа этого рисунка следует, что тепло от левого верхнего отверстия распределяется равномерно по несущей пластине и по опорным ножкам конструкции, однако отсутствует тепловая связь между нижней рамкой, имеющей температуру -20С, и несущей пластиной. Для проверки этой догадки Температура потока и Температура излучения окружающей среды в решении были изменены на +20 градусов Цельсия:

Наблюдается резкий перепад температуры от -20С до +20С, чего быть не может.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

В чем ошибка? Тепловые связи между ножками и пластиной, а также между пластиной и рамкой задавались одинаковым способом.

Почему в установившемся режиме игнорируется приложенная тепловая нагрузка? Даже в столь "холодном" случае элементы сетки, к которым прикладывается нагрузка в 10 Ватт, должны отличаться по температуре от -20С,

[0Q0 37]

Как видно из рисунка ниже, заданы тепловые связи между несущей пластиной и пятью опорными ножками конструкции, а также между несущей пластиной и нижней рамкой (она подсвечивается синим на рисунке).

Здравствуйте. Из Вашего рисунка это как раз не очень хорошо видно. Тут интересно заполненное меню назначения связи. Вопрос в том, как заполнены опции в дополнительных параметрах. Потому что именно в этих опциях указывается как выбираются грани конечных элементов при создании связи. Также может иметь значение какую из контактирующих поверхностей выбирать первой. Поиск соответствующей контактной грани осуществляется по направлению нормали первой или второй из выбранных поверхностей. За это отвечает опция "Перекрытие направления проецирования" (ну что за классный перевод). Еще важно чтобы поверхности "смотрели" друг на друга. В противном случае передачи тепла может и не быть.

 

Далее из условий ТЗ температура нижней рамки задается равной -20 градусам Цельсия, к произвольному отверстию прикладывается тепловая нагрузка W = 10 Вт, производится расчет (установившийся режим). При этом Температура потока и Температура излучения окружающей среды также принимались равными -20 градусам Цельсия.

Из распределения температур не похоже чтобы у Вас была приложена тепловая нагрузка 10Вт к отверстию. Этого же не заметно и на предыдущем рисунке. С температурой -20 у Вас похоже проблем нет.

Про теплообмен излучением в Вашем случае ничего сказать не могу т.к. этого типа ГУ на рисунках не видно.

 

 

При перенастройке текущего решения на переходный процесс происходит следующее:

Тут все логично. Просто по умолчанию начальная температура стоит +20С (если Вы ее не меняли). Поэтому Ваша конструкция постепенно остывает (возможно и за счет теплообмена излучением).

 

То что имеется ярко выраженный градиент действительно может говорить об отсутствии теплового контакта. Но, в тоже время, может говорить и о слишком большом тепловом сопротивлении в месте контакта.

 

В любом случае для анализа проблемы полезнее будет видеть не нестационарную постановку задачи, а следующие результаты расчета:

1. Проводящие тепловые потоки (в терминологии Siemens NX). По русски просто тепловой поток

2. Градиенты температур.

Эти данные позволят судить о том есть ли передача тепла от одной части конструкции к другой или нет. И, если есть, насколько она эффективна.

Также, для проверки факта, что Вы приложили тепловую нагрузку 10Ватт покажите результат "Общая тепловая нагрузка" и/или "Поток теплосодержания"

[tuly666 2]

0Q0, благодарю Вас за столь оперативный ответ!) По-видимому ошибка действительно была в величине коэффициента полной теплопроводности (из-за ошибки в формуле он был в 2 раза выше).

 

Оформляя необходимые для развернутого ответа данные, запустил расчет заново, так как предыдущие результаты благополучно удалил)

Поменялся только, как я писал выше, коэффициент полной теплопроводности, а также порядок выбора граней (поменял их местами).

Грани смотрят друг на друга и являются соприкасающимися в полигональной геометрии, специально снята галочка в пункте "соединять только перекрывающиеся элементы", дабы установить невзаимооднозначное соответствие между узлами (вроде так было написано в helper'e).

 

Тепловая нагрузка была создана соответствующей командой на произвольном отверстии, специально в качестве объекта нагрузки были выбраны 3D-элементы сетки, как показано на рисунке ниже:

 

В параметрах текущего решения был выбран тип "Установившийся режим- Среднее число по времени- Пропорциональная тепловая нагрузка" , и вот, что получилось:

 

Температура по узлам:

 

Градиент температуры:

 

Проводящий поток (по оси Z):

 

Полный проводящий поток:

 

Поток теплосодержания:

 

(Да, перевод действительно "прекрасный")

----------------------------------------------------------------------

 

После этого был смоделирован случай тепловой нагрузки сразу для всех трех отверстий: (прежние условия остались теми же= -20 на рамке, -20 окружающая среда, без излучения) 

 

 

Вроде похоже на правду) Благодарю! =)

 

[custle20 0]

Читаю посты уже давненько) Советую в рамках решения задач в модулях класса NX Thermal не пользоваться русскоязычным интерфейсом. Перевод некоторых блоков просто безумен...Не раз был на бетта тесте NX CAE, сообщал им об этом ужасе

[0Q0 37]

Согласен, только это характерно не только для модуля тепловых расчетов. Но привыкнуть можно.

Возможность поучаствовать в исправлении перевода, согласно заверениям представителей Siemens PLM, есть у всех пользователей NX. Для этого достаточно передавать сименсам данные о модуле, оригинальном названии, текущем переводе и предлагаемом Вами переводе.

Однако активность пользователей в этом направлении, по утверждению представителей Siemens PLM, нулевая. Только не аргументированная критика по личным каналам и в различных форумах.

 

Стоит ли поднимать эту старую завершенную тему ради публикации этого общеизвестного факта?