会画网格就能学！HyperMesh热固耦合热对流全流程实操

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作者优秀: 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家/独家讲师
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大家好，我是仿真秀专栏作者-孙小刀。前不久，我的视频课程《零帧起手！教你实现comsol声固耦合仿真-附视频教程》上架到仿真秀官网获得了用户的支持和好评。近日我的《HyperMesh热固耦合热对流全流程实操》教程正式对外发布，欢迎读者朋友继续关注，详情见后文。

在仿真分析和结构设计中，传热仿真已成为工程师们关注的重点。无论是电子设备的散热还是汽车、航空航天的热管理，传热仿真都发挥着至关重要的作用。不过话说回来，传热？仿真？如此复杂又抽象的概念又该如何实现呢？而本篇文章将会带着你一起从无到有掌握这项仿真技巧。

学习之前：HyperMesh软件学习有些特殊，涉及到的卡片比较多，建议在学习过程中第一遍，可以先跟着步骤进行操作，熟悉整个过程之后，进行二遍练习，这个的目的是为了更加深入了解其中的含义，体会整个流程的目的和设计技巧。如果在操作过程中有疑问可以观看我的课程视频进行免费的学习。

本次主要介绍的是HyperMesh的OptiStruct的传热分析，相比于其它软件的复杂操作亦或是多个软件之间的联合操作，HyperMesh用自己的简易操作脱颖而出，全程只用一个软件就可以轻松实现传热仿真。没有晦涩难懂的理论公式，没有犹抱琵琶的操作工具，也没有层层嵌套的菜单栏，有时候用HyperMesh直接计算往往会给你带来更大的惊喜。

本文的作用就是帮你突破看似难懂的仿真，轻轻松松零基础实现传热仿真技术的突破。无论你是初学的小白，还是从未接触过热传递仿真的工程师，都可以通过这篇文章让你一步踏入热学高手的领域，掌握传热仿真的建模搭建技巧。如果你对传热仿真仍有疑问，欢迎观看我的视频课程或加入学习交流群与我沟通交流。

热传递类型介绍

热传递是能量从高温区域向低温区域转移的过程，热传递一共有三种方式，分别是热传导、热对流和热辐射。本篇主要介绍热固耦合的搭建方法，主要涉及到热传导的部分。

热传导主要是通过固体内部的微观粒子之间的相互作用来传递热量，主要发生在固体中
热对流主要是通过流体的运动来传递热量，所以通常发生在流体的运动中
热辐射是通过电磁波的形式传递热能量的过程，只有较高的温度才能激发出这种形式的热传递，不需要介质也能进行传递。

模型介绍

此次介绍的案例中主要使用了一个简单的弯管模型进行固热耦合建模，弯管的一端固定，另一端施加热源，观察在热源的作用下，弯管内部的温度变化及应力变化等。文中主要涉及到传热材料的设置、热载荷和边界条件、热固耦合分析设置、后处理查看。模型虽小，但小小的模型足以带你走入HM的传热仿真天地。

HM模型搭建

关于传热问题的仿真，最关键的就是需要清楚知道哪里是热源，在热传递的过程中热源都发生了哪些传递，明确这两点问题将有助于建模的顺利进行。我将整个过程称为“4+3”操作方法，便于大家记忆学习，快来跟着文中的步骤一起搭建你的仿真模型吧。

1、创建材料

由于我们创建的是传热相关的仿真，所以材料设置这里需要增添用于热学的材料属性，这就用到一个特殊的材料卡片—MAT4，除了MAT1以外，MAT4这个卡片是独属于热学属性的卡片。可以根据自己的材料参数将A（热膨胀系数）、K（热导率）进行输入。

2、创建约束

此次需要创建热固耦合约束，顾名思义，这个模型中要既有热力学仿真，同时又包含固体力学仿真相关的东西。所以需要将固体力学的约束和热传导约束分别进行设置。此处我们定义弯管的一端为固定，另一端施加热源，所以需要在固体力学的约束卡片以及热传导的约束卡片中的相同节点处都进行固定约束。需要注意的是，这里需要分别建立到不同的load collector中。

3、创建热源接触面

在这步中，我们需要定义一个表面，该表面将在下一步中用于施加热源，打开an alysis—interfaces，name写heat_surfs，定义热接触面，类型选择conduction，设置为热传导类型。

4、创建热源

这里将为上一步创建的热接触面施加一个热源，也就是施加一个主动的载荷，使热能通过这个表面在固体中进行传播，创建方法也很简单。打开an alysis—flux，elems选择by group，然后选择刚刚设置的那个接触传热的面，value=1，载荷类型设置为QBDY1。

至此，我们完成了热固耦合的约束以及载荷设置，其实只要明确作用目标以及传递模式，就可以轻松实现约束载荷设置，这和普通的静力学设置都是一样的，只不过换了一套新的卡片编辑方法。

HM热固耦合实现

如何实现热场和固体之间的耦合呢？接下来要讲的就是热固耦合的重点步骤了，我们知道HM软件本身是不具备热固耦合分析步的，也就是不能主动进行热固耦合的操作，所以我们可以通过直接修改load step的方式或者修改fem计算文件进行设置。这里需要注意的是，对于HM热固耦合来说，热能可以影响固体的一些特性，比如给结构带来应力应变的变化，但是固体不能反向影响热能的变化。

1、创建热传导分析步

创建loadstep，命名为heattransfer，分析类型是Heat transfer（steady state）选择热学约束spcheat，以及热源heat_flux。在loadstep的output中定义热传导的相关结果输出。这里勾选上FLUX，FORMAT是H3D，OPTION是ALL，勾选THERMAL，FORMAT是H3D，输出选项是全部ALL。

2、创建结构分析步

创建loadstep，命名为structuretemp，分析类型是linear static，选择约束为SPCstruct。

3、进行耦合操作

这里介绍直接通过修改load step的方法手动进行热固耦合分析

找到structuretemp下面的subcaseunsupported，并在下面的comments里面输入：TEMP=1，意思是在第一个的基础上进行耦合分析，加载载荷步1的温度场，这样就可以实现热固耦合了。修改fem的方法可以通过查看我的课程进行学习。

HM后处理

提交计算，用Hyperview进行后处理查看，由于传热分析和结构分析属于两个不同的load step，所以关于传热相关的结果可以在load step1中进行查看，关于结构的相关分析结果可以在load step2中进行查看。以下分别是温度梯度云图和位移变形云图。

整篇文章通过简单实用小案例，手把手教大家进行热固耦合分析设置，在进行热固耦合的过程中，我们只需要按照“4+3”步骤进行HM卡片设置，你会发现你也可以轻松掌握热固耦合仿真，即便是初学者也可以快速上手，如果你可以多练习几次，便会逐步掌握热固耦合仿真的核心技巧。相信通过我的介绍，热固耦合不再是一个难以逾越的技术障碍，而是可以轻松掌握的仿真方法。

HyperMesh热固耦合传热仿真教程

为了帮助读者掌握HyperMesh热固耦合热对流仿真能力，笔者在仿真秀官网制作了原始视频课程《HyperMesh热固耦合热对流全流程实操——零基础当大神-流体传热工程难题一招破》，面向用户零基础起步，无需任何经验积累，我将从建模开始，一步步带你进入传热仿真的世界。我以实操为主，通过多个实际案例的操作演示，让你在实践中学习，加深方法理解。并详细解说，每一步操作过程，确保每一个人都能掌握技巧，理解透彻。

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课程内容及大纲：

第 1 讲：热固耦合建模
第 2 讲：热固耦合求解计算
第 3 讲：热固耦合后处理
第 4 讲：热对流建模加餐
第 5 讲：热对流后处理
第 6 讲：瞬态传热仿真
第 7 讲：课程大纲总结

来源：仿真秀App

著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载

首次发布时间：2025-11-15

最近编辑：11月前

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