ABAQUS热辐射分析案例演示

热辐射是一种通过电磁波传递热能的方式。电磁波以光的速度进行传递，而能量传递与辐射物体之间的介质无关。热辐射只在电磁波的频谱中占小部分的带宽。由于辐射产生的热流与物体表面的绝对温度的四次方成正比因此热辐射有限元分析是高度非线性的。物体表面的辐射遵循Stefan-Boltzmann定律：

式中：T为物体表面的绝对温度；为斯蒂芬—玻尔兹曼常数。

下面就通过一个简单的案例带大家了解以下在ABAQUS中如何进行热辐射分析。

1. 模型介绍

该案例模拟了一个直径为1m、高1m、初始温度2000K的金属实心圆柱体在300K的环境中（假设没有对流换热）热辐射降温的过程。考虑到圆柱体为轴对称模型，因此将其简化为二维轴对称问题进行分析，如下图所示。

实心圆柱体轴对称模型

在开始建立模型之前，需要对特定的参数进行设置：

绝对零度和斯蒂芬—玻尔兹曼常数设置

2. 材料参数

该分析中采用国际单位制，因此各材料参数为：

密度：7850kg/m3

弹性模量：2E11Pa

泊松比：0.3

传热系数：60.64W/(m·K)

比热容：460J/(kg·K)

辐射率：1

斯蒂芬—玻尔兹曼常数：5.67E-8W/(m2·K4)

分析步设置

密度：7850kg/m3

弹性模量：2E11Pa

泊松比：0.3

传热系数：60.64W/(m·K)

比热容：460J/(kg·K)

辐射率：1

斯蒂芬—玻尔兹曼常数：5.67E-8W/(m2·K4)

分析步设置

建立热传导分析步，求解时间设为36000s，初始增量步为0.1s，最小增量步为0.001s，最大增量步为100s，每个增量步所允许的最大温度改变为50℃。

分析步设置

4. 相互作用

设置圆柱体外表面的辐射率及环境温度。

设置辐射率和环境温度

5. 边界条件

对整个圆柱体模型设置初始温度2000K。

设置初始温度

6. 结果分析

提交求解后可以得到模型的温度分布，如下图。

温度分布返回搜狐，查看更多

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