稳态热分析案例—短圆柱体的热传导
问题描述：短圆柱体，直径和长度均为 1m, 上方施加 100 ℃的温度载荷，下端面和侧面温度为 0 ℃ ，求圆柱体内部温度场的分布。（假设圆柱体和外界无热交换）。 材料的热传导系数为 30w/m.℃。见下图。一、问题分析
该问题属于稳态热传导问题，由于几何结构，载荷及边界条件对称，取圆柱体 1/4 分析。 分析方法如下：
1) 选择稳态热分析系统
2) 确定材料参数：稳态热传导问题，仅输入热传导系数
3) 【DesignMdoler】建立几何模型：考虑对称性，建立 1/4 圆柱体
4) 进入【Mechanical】分析程序
5) 网格划分：采用系统默认网格
6) 施加边界条件：圆柱体对称面无热量交换，为绝热边界，系统默认无需输入。圆柱体其它外表面输入温度。
7) 设置需要的结果：温度分布
8) 求解及结果显示
二、数值模拟过程
1、选择稳态热分析系统
1) 工程图解中调入稳态热分析系统 Steady-State Thermal（ANSYS）
2) 工程命名 Cylinder Thermal conduction
3) 保存工程名为 Steady-State Thermal（cylinder）见下图。2、确定材料参数
1) 编辑工程数据模型，添加材料的热传导率，右击鼠标选择【 Engineering Data】—【Edit】见图 2) 工程数据属性中增加新材料：【Outline of Schematic A2： Engineering Data】 【Click here to add new material】输入材料名称 steel.
3) 选择【Thermal】--【Isotropic Thermal Conductivity】
4) 选择钢材料属性【Properties of Outline Row 3: steel】-【Isotropic Thermal Conductivity】
5) 出现【Table of Properties Row 2: Thermal Conductivity】材料属性表，双击鼠标，点击每个区域输入材料属性参数：温度 22℃，热传导率 30w/m.℃。
6) 参数输完后，工程数据表显示热传导率-温度图表。见下图1) 选择【Geometry】 -【New Geometry】，出现 esignModeler】程序窗口，选择尺寸单位【Meter】。
2) 【DesignModeler】中在工作平面 XYPlane 创建圆柱体截面草图。
(1) 选择【Sketching】
(2) 选择【Draw】-【Rectangle】
(3) 在图形区坐标原点处点击鼠标左键，拖放鼠标画矩形。
(4) 选择尺寸标注【Dimensions】
(5) 图形区中选择矩形边线，拖放鼠标显示水平尺寸 H1，垂直尺寸 V2.
(6) 设置尺寸【Details View】-【Dimensions】-【H1】 =120mm， V2=50mm。1) 选择【Modeling】模式
2) 选择矩形草图【XYPlane】-【Sketch1】
3) 工具栏中选择旋转命令【Revolve】
4) 选择旋转轴：图形区点击 Y 轴
5) 确认旋转轴：【Details View】-【Details of Revolve1】-【Axis】 =Apply
6) 设置旋转角度：【Details View】-【Details of Revolve1】-【FD1， Angle】 =90°
7) 生成实体：选择【Generate】。4、 进入【Mechanical】分析程序
切换回 Workbench 窗口，选择【Setup】 【Edit】，进入【Mechanical】分析环境。
5、 网格划分（如下图所示）
1) 选择【Mesh】 【Generate Mesh】
2) 图形区显示程序自动生成的网格模型。6、 施加边界条件
施加上表面温度 100℃（见下图）：
1) 选择【Steady-State Thermal（A5）】
2) 工具栏中选择【Temperature】
3) 图形区选取上表面
4) 确认选择：【Details of “Temperature”】——【Scope】 ——
【Geometry】 =Apply
5) 设置温度：【Details of “Temperature”】——【Definiton】——【Magnitude】 =100℃
施加外表面及底部温度 0℃：（见下图示）
6) 选择【Steady-State Thermal（A5）】
7) 工具栏中选择【Temperature】
8) 工具栏选取面选择按钮
9) 按住【Ctrl】键，图形区选取外表面及底部面
10) 确认选择：【Details of “Temperature”】——【Scope】——【Geometry】 =Apply
11) 设置温度：【Details of “Temperature”】——【Definiton】——【Magnitude】 =0℃7、 设置需要的结果（见下图）
1) 选择【Solution（A6）】
2) 工具栏中选择【Thermal】——【Temperature】8、 求解及结果显示（见下图）
运行【Solve】求解，选【Solution Information】时，可以从输出工作表看求解状态，求解结束后可以显示结果：
1) 设置显示窗口为 4 个视窗。
2) 选择左上窗口。
3) 导航树选择【Model】——【Mesh】，左上窗口显示网格。
4) 选择右上窗口。
5) 导航树选择【Steady-State Thermal（A5）】—【Temperature】，右上窗口显示加载温度100℃。
6) 选择左下窗口。
7) 导航树选择【Steady-State Thermal（A5）】—【Temperature2】，左下窗口显示加载温温度100℃。
8) 选择右下窗口。
9) 导航树选择【Solutionl】—【Temperature】，右下窗口显示稳态热传导计算得到的温度变化。
