【Thermal Desktop官方教程05】啤酒瓶回温瞬态分析案例
首发 | CFD学习与应用（ID:CAE_er）
学习目标
熟悉TD基本分析流程
学习创建材料属性和TD热模型
学习通过图层和模型浏览器控制模型显示
学习平面拉伸为FEM实体及给FEM实体创建表面
学习使用模型检查工具验证模型是否存在问题
熟悉自定义节点类型及传导设置
熟悉求解设置选项
熟悉参数化设置流程
学习后处理云图、动画及曲线图
问题描述
在本案例中，假设瓶酒瓶尺寸为：f70mmx90mm，瓶身为铝合金，厚度为：0.6mm，里面装满酒水。啤酒从5℃冷藏室取出放置在25℃和30℃室内环境中，分别分析放置60min后瓶酒瓶的温度情况。罐体侧面和顶部将进行自由对流换热。使用水代替啤酒，啤酒罐为铝制，材料热物性如下：
铝：热导率为237 W/m/K；热容为900 J/kg/K；密度为2702 kg/m3
酒水：热导率为0.6W/m/C;热容为4000J/Kg /C ;密度为1000Kg/ m3
具体操作
启动软件
步骤1：复 制【thermal.dwg】模板文件到仿真目录，双击【thermal.dwg】文件启动AutoCAD软件
创建材料热物性
步骤1：选择选项卡材料热物性图标，激活命令
步骤2：弹出材料热物性设置界面，如下图设置Al的材料热物性
步骤3：同步骤2创建水热物性如下图所示
创建底面FD模型
步骤1：选择选项卡Disk图标，激活圆面创建命令
步骤2：根据信息栏提示，依次设置圆面的原点、法向和最大半径和最小半径，每次设置完通过中键或者ENTER键确认（注：不输入任何值，直接按ENTER键，即为默认信息栏提示值，如下图，圆面的原点坐标值默认为（0，0，0））最后弹出圆面热属性设置窗口
步骤3：设置底面节点划分参数，如下图（注：必须使用Edge Nodes生成该圆盘，因为后续将基于此进行有限元拉伸。若使用Centered Nodes，生成的有限元将无法完整填充罐体整个容积）
步骤4：设置底面材料属性，如下图
步骤5：关闭节点显示，点击选项卡节点显示开关图标，如下图
基于FD片体拉伸FEM实体模型
步骤1：如下图，激活拉伸命令
步骤2：如下图，设置拉伸高度0.09m，网格层数4层，节点起始编号100，点击【ok】
步骤3：框选模型，点击编辑按钮，如下图所示
步骤4：如下图，选中实体单元
步骤5：如下图，设置实体材料为water ，点击【ok】，应用改变
基于实体单元创建面网格
步骤1：如下图，激活拉伸命令
步骤2：框选所有模型，按【enter】键，弹出设置对话框
步骤3：如下图，设置外壳材料为Al
步骤3：框选所有模型，点击【编辑】按钮，选择节点，如下图，设置瓶酒瓶初始温度为5℃
创建空气节点
步骤1：选项卡选择节点按钮，如下图
步骤2：在图形窗口合适位置点击，创建节点
步骤3：双击步骤2创建的节点，弹出编辑对话框
步骤4：如下图，将节点类型改为边界温度
步骤5：如下图，双击初始温度设置对话框空白处，选择温度单位，设置symbol，自定义命名（本案例叫air_temp）,复 制20，依次确定，返回到步骤6界面
步骤6：如下图，右击空白处，选择刚刚创建的symbol
此时可以看到 初始温度的数值为粗体，表示此值采用了表达式
节点图标有原来的球形变成了四面体
创建对流换热
步骤1：如下图，选项卡选中点到面传导
步骤2：如下图，依次选择空气节点和顶面，按enter键
步骤2：双击上图创建的传导，弹出如下对话框，设置对流换热参数如下图所示，Area/Perimeter = radius/2
步骤3：同上步骤1，创建空气到圆柱面的对流传导，注意，通过从右到左框选
步骤4：同上步骤2，创建空气到圆柱面的对流传导参数，如下图
步骤5：如下图，框选对流传导及空气节点和瓶酒瓶右侧，再单击选项卡内的【隐藏】按钮
步骤6：如下图，调整模型视图，单击工具栏中的材料导热系数检查显示按钮，如下图所示，观察模型材料设置是否准确
运行计算
步骤1：如下图，打开case管理面板
步骤2：如下图，选中case0，点击编辑，进行case设置参数，然后确定
步骤2：如下图，选中case0，运行case
结果后处理
步骤1：如下图，选项卡点击上一个视图，显示最后时刻的温度云图
步骤2：选择Thermal > Utilities > Capture Graphics Area：
该命令可将当前视图保存为ScreenCapture1.bmp文件，打开工作目录，可查看到已生成的ScreenCapture1.bmp文件：
步骤3：选择Thermal > Post Processing> Animate Through Time：
步骤4：进入设置界面，设置终止时间为3600，点击OK即可观看温度场随时间变化的动画：
步骤5：鼠标左键随便选中一个实体元，选择Thermal > Post Processing > X-Y Plot Data vs.Time，即可绘制所选单元节点的瞬态变化曲线：
利用符号变量快速更改工况
步骤1：点击图标或选择Thermal > Case Set Manager进入 Case Set Manager界面，选中Case Set 0,点击Copy，命名为Hot Case：
步骤2：选中Hot Case,点击Edit,进入Symbols选项卡，点击向右箭头：
步骤3：进入Expression Editor界面，把20改成25，点击OK：
步骤5：运行计算Hot Case,后处理同上，不在赘述。
-END-
