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NX MasterFEM热分析教程

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FEM软件使用者对本书内容有较深入的了解，首先简要介绍传热分析的一些基本概念及其应用领域。 传热是由于温差引起的能量的转移，传热有三种基本模式：传导、对流和热辐射。当在静态介质中存在温度梯度时，不论这介质是固体还是流体，在此介质中由于原子和分子的热运动引起的传热过程称之为传导。当一个表面和一种运动流体处于不同温度时，它们之间由于分子的随机运动和流体成团运动双重作用引发的传热称为对流。所有具有一定温度的表面都以电磁波的形式发射能量，处于不同温度的表面通过电磁波进行的热交换称为热辐射。 针对各种传热模式，已经建立了较为完备的理论体系和经验关系式，要详细了解这些内容可参阅相关传热学教程和著作。 传热现象在许多工业和环境问题中都起着重要的作用。例如在能源生产和转换领域，没有哪一个应用问题不以某种方式涉及到传热效应。在电能的生产中，不管是通过核裂变还是核聚变，也不论是通过矿物燃料的燃烧或是磁流体过程，以致于利用地热能源，都有大量的传热问题必须解决。这些问题涉及到传导、对流和热辐射过程。我们还常常会遇到如何使传热速率达到最大以及使材料在高温环境下保持完好的问题。在采暖、空调以及发电的太阳能转换系统的设计中，也有大量的传热问题。传热过程还影响诸如内燃机和火箭发动机这样的推进系统的性能。传热问题还出现在低温储存设备、电子设备的冷却、制冷和空调系统的设计中，以及许多其他工业问题中。 工程中的传热问题可分为两种基本类型。一类是计算传递的热流量，以根据需要强化或削弱传热。如电子系统的冷却，为保证电子系统的工作温度不致过高，需要研究如何增强散热的问题；另一类，为减少热力设备和管道的散热损失，必须加隔热层以削弱传热。第二类是确定系统内的温度分布，以控制温度和进行热应力和热变形的计算等，如内燃机活塞温度分布的问题。 传热过程分为稳态过程和瞬态过程两大类，物体中各点的温度不随时间改变的热量传递过程称为稳态传热过程，反之则称为瞬态传热过程。各种设备在持续稳定运行时的热传递过程属于稳态过程，而在起动、停机和工况改变时的热传递过程则属于瞬态过程。 传热问题的基本分析方法为：根据系统的传热特性选用相关的模型，给定边界条件，如果为瞬态问题，则还必须给定初始条件；利用各种手段，包括数值方法对模型进行求解，获得温度分布或热流分布；对结果进行分析或利用结果进一步计算。 NX Master FEM热分析模块可用于解决工程中的复杂传热问题，主要包括两大部分：TMG和ESC。NX Master FEM TMG是一个全面的传热仿真程序，在工业中已经应用十多年，它提供快速精确的方法求解复杂传热问题。NX Master FEM TMG使用先进的有限差分技术对热模型进行高效数值求解，它可以模拟：非线性和瞬态问题；辐射和传导；流体流动、相变和自然对流、受迫对流；卫星轨道和太阳加热；发动机本体的导热；轨道卫星的传导和辐射；带翅片的散热器的对流冷却；半导体材料的辐射加热和熔解及其他问题。NX Master FEM ESC软件是为模拟在电子系统中三维空气流动和热行为而设计的。用NX Master FEM ESC可模拟：单独的元件；多芯片模块；散热片；PC主板；完整的电子系统。NX Master FEM ESC结合了强大的计算流体力学（CFD）和先进的热求解技术。其中CFD求解技术具有以下求解能力：基于单元的非结构有限容积法；三维流体流速、温度和压力；湍流模拟。而热求解技术则包括：基于有限差分的控制容积方法；各向同性/正交各向异性的传导模拟；表面辐射；在不相连的网格之间创建热通路的热耦合技术。 本书分为三个部分：NX Master FEM基础篇、TMG热分析篇和电子系统冷却（ESC）篇，以下分别介绍各篇的主要内容。 （1）NX Master FEM基础篇 NX Master FEM基础篇介绍了NX Master FEM基本功能的使用方法和有限元分析的基本过程和手段。前者包括工作的组织方法和一些基本工具，如图标、功能键、表格、动态导航器、组及选择性过滤器等的使用。后者则介绍了为有限元分析创建和准备零件的方法，网格划分的基本概念、手段和一些特殊技巧、后处理的基本工具和技巧及结果显示器的使用。这些内容大体为使用NX Master FEM进行有限元分析的通用基础知识。 （2）TMG热分析篇 本篇首先介绍NX Master FEM热分析模块TMG界面的使用方法，以及建模、定义各种边界条件、求解及对结果的分析处理等内容。 随后介绍了TMG模块建模的两个重要工具：图元和热耦合。图元是一个TMG实体，它根据几何排列（箱体、圆柱体等）、位置、朝向、属性、尺寸及其他特征定义一个二维的单元集。TMG提供了在模型中方便地创建和定位图元的工具。可以用Model Manager（模型管理器）修改、复制和删除图元。组成图元的单元在创建时自动组合，使得易于使用标准的NX Master FEM工具操作它们。热耦合（Thermal Couplings）是NX Master FEM TMG提供一种独特的功能，可用于创建从一个单元集到另一个单元集的热通道。热耦合（接触面类型耦合除外）是创建热模型的强大工具，可在不相似的单元网格之间创建热通路（Heat path），可节约大量建模时间，它具有以下功能：可以精确模拟热效应而不必创建有限元网格；不匹配的网格之间的耦合可使得零件网格的划分变得简单快捷；可直接模拟表面传热，如对流和辐射。 NX Master FEM TMG提供了三种传热模式：传导、对流和辐射进行建模的工具。 在NX Master FEM TMG中有两种计算导热的方法：单元重心（Element CG）法和单元中心（Element Center）法。其中单元重心法是默认的方法，它采用有限容积格式，计算点建立在单元的重心和每个边界的中心。该方法有许多优点，较为突出的是精度高、易于对随温度变化的物性建模、处理正交各向异性的先进方法及对单元变形的敏感程度低等。单元中心法则是一种简化的导热计算方法，其计算点位于各边中垂线的交点，对几何形状规则的单元具有较快的计算速度。在TMG中，对于具有不均匀温度梯度的薄材料，如多层隔热，可用多层二维单元构建其简明而精确的模型。 利用NX Master FEM TMG可方便地对管道网路进行模拟，使用的技术包括用曲线定义管道路径；用梁单元定义管道横截面；在梁单元上定义管道特性，如压头损失（Head Loss）、管道摩擦（Duct Friction）、流动截面（Flow Section）、锥形过渡流道（Taper Across Branch）、边界层起始点（Boundary Layer Start）；使用Fan/Pump… （风扇/泵…）为具有TMG 流体性质的梁单元赋予流动参数，如流动速度、体积流率、质量流率及压力升高等；创建任意数量的Inlet/Outlet（进口/出口）实体，为管道网路的自由端赋予环境温度和压力值。 NX Master FEM TMG 为在流体网路和固体模型之间创建受迫对流耦合提供了工具，而且TMG可自动计算从固体模型到流体的自然对流换热系数。在建立流动模型之后，需要为模型指定环境条件，如环境温度，周围环境的材料及重力矢量的方向。 TMG的辐射模拟功能基于所有辐射单元之间的视角系数（也称为形状系数）的计算。它利用这些系数和表面辐射性能计算辐射传热。在TMG中只有表面单元（壳单元、具有非零周长的梁单元、具有非零面积的集总质量单元）能够参与辐射。TMG 中嵌入了两种用黑体视角系数计算辐射换热矩阵的算法：奥本海姆（Oppenheim）方法和哥布哈特（Gebhardt）方法。奥本海姆（Oppenheim）辐射算法涉及将表面之间的辐射换热描述成由表面辐射势方程导出的项的热网络。哥布哈特（Gebhardt）方法基于灰体视角系数的概念，“灰”体均匀的反射所有波长的能量。奥本海姆（Oppenheim）方法的方程体系较哥布哈特（Gebhardt）方法的易于求解且可以对随温度变化的发射率建模，这是推荐使用的方法。 NX Master FEM TMG能够通过辐射加热（Raidiative Heating）模拟诸如灯或灯丝之类的辐射热源。辐射源可以发射漫射、太阳直射或红外光谱辐射流。在室外应用中，太阳能加热有可能成为检测一个产品热特性的主要因素，TMG提供了对此进行模拟的工具。TMG 辐射工具还能够对在运行轨道上受到变化的太阳辐射热负荷的卫星进行模拟。 利用TMG求解器可以求解模拟稳态或瞬态条件下的温度响应的热模型，它提供了对稳态和瞬态求解的各种计算参数的设定工具。除了热模型的温度结果外，TMG还提供了热流、视角系数的和、质量流率等结果。 在模型中建立边界条件的另一种方法是使用NX Master FEM边界条件任务，这是一种基于几何图形创建边界条件的方法。使用NX Master FEM边界条件任务比使用TMG边界条件有两个明显的优点：①可利用数据面定义随空间变化的边界条件；②绝大部分边界条件可以直接在几何图形上创建（不必创建几何图形组）。有三种类型的边界条件可以用边界条件任务在几何图形上建立：Heat Flux（热流密度）、Heat Source（热源）和Temperature Restraint（温度限制）。 （3）电子系统冷却（ESC）篇 NX Master FEM Electronic System Cooling（ESC 电子系统冷却）使用三维单元模拟流体材料，它提供了许多用于模拟热和流动现象的工具。在求解时，ESC同时构建一个导热/辐射模型和一个流体流动模型，它们由耦合求解器（Coupled Solver）控制，同时被求解。ESC还可以模拟分离区域的不混合的多种流体。 本篇首先介绍流动建模和热建模的方法，包括流动和热边界条件的建立。流动表面（Flow Surfaces）是流动建模的一个非常重要的概念，它可用于对诸如PC板、机壳壁及组件之类的热模型表面的对流建模，具有以下特征：流动表面是流体不能穿过的表面；流动表面可以与流体之间进行对流换热；表面的性质包括表面粗糙度及对流的形式。流动边界条件的定义则有以下内容：定义风扇（Fans）和通风孔（Vents）；定义障碍物（Blockages）、屏障（Screens）和散热片（Heat Sinks）；定义环境条件（Ambient Conditions）；定义对称平面（Symmetry Planes）。热边界条件包括以下内容的定义：温度；总的热负荷；热流：壳单元单位面积上的热量；热产：体积或表面的单位容积内的热量（表面的体积：面积 壳单元厚度）；对流：换热系数和环境温度；辐射：视角系数和环境温度。 NX Master FEM ESC模型的求解和结果的生成与后处理与TMG基本相似，只是在一些细节上略有不同。在ESC中有两个求解器：流动求解器和热求解器，两者可分别求解也可进行耦合求解，进行耦合求解时，在对流壁面处，热求解器把热边界条件传递给流动求解器，流动求解器把流动条件传递给热求解器，以计算对流壁面上的热量传输系数的 新值。 自由网格划分通常是创建节点和单元最快速的方法，但是，对于特殊的网格划分技术来说需要使用手动方法，该方法的主要技术包括如何通过手动创建节点和单元，通过拉伸（Extrusion）创建节点和单元。 第34章主要介绍了几个高级建模主题，包括湍流建模，自然对流建模，松弛因子的设定及平流求解格式。在电子设备内的空气流动一般都是湍流，即使在雷诺数Re很低的情况下也是如此。对于电子设备来说，FTV（Fixed Turbulent Viscosity）模型是一个很好的假设；混合长度（Mixing Length）模型比FTV模型更精确，求解时间比K-E模型少；K-E湍流模型可以改进FTV湍流模型的结果，但可能需要更细的网格，如果使用K-E湍流模型，则必须使用物理时间步长，同时K-E湍流建模会增加求解时间。 第35章介绍如何设置热和流动的瞬态分析的边界条件、时间步长和结果。 第36章介绍了在建模时常犯的错误及如何避免和诊断问题。 本书编译者分工如下：叶宏编译了第12～14章、第16章、第20～25章、第28～30章及第35章共14章；焦冬生编译了第9～11章、第17～19章共6章；徐斌编译了第4～8章共5章；庄双勇编译了第1～3章、第15章、第26章和第27章共6章；杨泰蓉编译了第31～34章和第36章共5章。全书由叶宏统稿。 由于编者水平有限，书中难免有不妥之处，恳请读者批评指正。 本书的编译和出版工作得到美国通力有限公司上海代表处马兴国先生的大力支持，在此表示感谢。 编 译 者 2005年6月 目录： 018705-01.txt 目 录 第1部分 NX Master FEM基础篇 1 第1章 NX Master FEM入门 1 1.1 概述 1 1.2 NX Master FEM 是什么 1 1.3 NX Master FEM TMG简介 2 1.4 什么是NX Master FEM TMG 2 1.5 NX Master FEM TMG能做什么 2 1.6 TMG模拟流程图 3 1.7 TMG与 NX Master FEM ESC的 接口 3 1.8 NX Master FEM ESC简介 4 1.9 什么是NX Master FEM ESC 4 1.10 ESC模拟流程图 4 1.11 使用NX Master FEM 启动表 5 1.12 使用鼠标选择实体 6 1.13 选择图标或菜单 6 1.14 通用图标 7 1.15 使用表格 8 1.16 借助动态导航器创建几何图形 8 1.17 通过截面创建实体 8 1.18 使用不同的视图模式 9 1.19 使用功能键实现动态显示 10 1.20 使用选择过滤器 10 1.21 组织工作 11 1.22 在获取帮助前先寻找线索 11 1.23 使用快速跟踪 12 1.24 使用指南学习NX Master FEM 12 1.25 在线指导：快速提示 13 第2章 零件设计基础 14 2.1 概述 14 2.2 一些定义 14 2.3 基本零件设计概览 15 2.4 为什么要创建零件 15 2.5 使用工作平面 16 2.6 在平面上绘图 17 2.7 使用三步造型法 17 2.8 画草图和标尺寸 18 2.9 动态导航器如何帮助绘图 18 2.10 控制几何约束 19 2.11 控制动态导航器 19 2.12 添加和删除约束 20 2.13 添加约束 20 2.14 添加尺寸 20 2.15 修改尺寸 21 2.16 在一定位置上绘图 22 2.17 拉伸截面 22 2.18 拉伸特征 23 2.19 为零件输入名称和编号 23 2.20 什么是历史树 24 2.21 访问零件的历史 25 2.22 使用历史访问表 25 2.23 显示选择对象的规则 26 2.24 使用选择过滤器 27 2.25 使用区域选项 27 2.26 修改尺寸的外观 28 2.27 预选和后选 28 2.28 如何更简单地从图形窗口中选 择实体 29 2.29 在线指导：画草图和加约束 29 2.30 在线指导：拉伸和旋转特征 30 第3章 网格划分简介 31 3.1 概述 31 3.2 使用有限元分析法 31 3.3 有限元是什么 31 3.4 区域离散化 32 3.5 控制容积方法 32 3.6 有限差分的公式 33 3.7 创建有限元模型 33 3.8 单元类型 34 3.9 指定零件的材料 34 3.10 材料类型 34 3.11 定义材料性质 36 3.12 创建材料 36 3.13 物理性质表 36 3.14 创建物理性质表 37 3.15 修改物理性质 38 3.16 自由网格划分概览 39 3.17 创建自由网格 39 3.18 自由划分表面网格 40 3.19 网格划分预览 40 3.20 什么是组 41 3.21 使用几何图形组 42 3.22 创建和显示组 42 3.23 选择需要的单元 43 第4章 后处理简介 44 4.1 概述 44 4.2 后处理概览 44 4.3 加载结果 45 4.4 选择数据结果 45 4.5 用温度等值线评估结果 46 4.6 对所需的单元进行后处理 47 4.7 创建显示模板 47 4.8 TMG结果数据集 48 第5章 创建零件 49 5.1 概述 49 5.2 调整和拖动 49 5.3 处理未被全约束的几何图形 49 5.4 使用拉伸选项 50 5.5 旋转零件 51 5.6 选择旋转选项 51 5.7 什么是构造操作 52 5.8 引入相关性 53 5.9 相关性的类型 54 5.10 倒棱角 54 5.11 使用零件目录 54 5.12 使用阵列 55 5.13 创建矩形阵列 56 5.14 创建环形阵列 56 5.15 创建特征阵列 57 5.16 具有可变参数的阵列 57 5.17 添加参考平面 58 第6章 零件修改与管理 59 6.1 概述 59 6.2 修改尺寸 59 6.3 修改特征参数 60 6.4 修改截面 61 6.5 删除特征 61 6.6 重现逐步更新过程 62 6.7 更新有限元模型 63 6.8 在工作台和抽屉之间迅速移动零件 63 6.9 删除零件 64 6.10 复制零件 64 6.11 复制与零件相关的有限元模型 64 6.12 在线指导：修改特征 65 第7章 使用NX Master FEM Library 和FE Studies 66 7.1 概述 66 7.2 使用各种数据存储器 66 7.3 什么是项目 66 7.4 什么是模型文件 67 7.5 什么是抽屉 67 7.6 模型文件和零件库的区别是什么 68 7.7 为何要使用零件库 68 7.8 给零件命名并将其保留在工作台上 68 7.9 与工作组内其他成员共享零件 68 7.10 把零件放进库中的选项 69 7.11 从库中取出零件 70 7.12 什么是FE STUDY 71 7.13 FE Studies管理 71 7.14 替换材料和物理性质 71 7.15 替换整个模型中的性质 72 7.16 替换模型的部分性质 73 7.17 检查当前FE Study的性质 74 7.18 使用FE Studies 74 7.19 当前FE Study设置 74 7.20 FE Studies的优选项 75 7.21 选择结果 75 第8章 为有限元模型准备零件 77 8.1 概述 77 8.2 为有限元模型准备零件过程概览 77 8.3 抑制特征 77 8.4 创建表面 79 8.5 修整表面 79 8.6 检查表面的自由边 79 8.7 缝补表面 80 8.8 零件分区 80 8.9 用Extrude命令为零件分区 81 8.10 轴对称模型 81 8.11 创建轴对称线框模型 82 8.12 把线框附着在零件上 82 第9章 网格划分 83 9.1 概述 83 9.2 权衡模型规模和求解时间 83 9.3 用自由网格划分实体单元 84 9.4 指定局部单元的尺寸 84 9.5 单元信息 85 9.6 映射网格划分和自由网格划分 85 9.7 使用映射网格划分 86 9.8 在表面上定义映射网格划分 86 9.9 在多于四条边的面上进行映射 网格划分 87 9.10 在体中定义映射网格划分 87 9.11 为体设置映射网格划分的选项 88 9.12 对N面体进行网格划分 89 9.13 删除网格 89 9.14 使用梁单元网格 90 9.15 创建梁截面 91 9.16 用自由网格划分定义梁单元 91 9.17 在单元上定义梁截面 91 9.18 生成梁单元网格 93 第10章 网格质量检查 94 10.1 概述 94 10.2 质量检查概览 94 10.3 壳单元网格的质量检查 94 10.4 检查变形和拉伸 95 10.5 检查变形和拉伸的四边形壳单元 95 10.6 检查扭曲 96 10.7 检查重合节点 97 10.8 检查重合单元 98 10.9 检查单元的自由边 98 10.10 检查单元法线的一致性 98 10.11 检查变形和拉伸的四面体 99 10.12 “门铰链”单元 100 第11章 高级网格划分 101 11.1 概述 101 11.2 辅助建模技术概览 101 11.3 通过拉伸生成单元 101 11.4 修改单元属性 102 11.5 修改网格划分定义 103 11.6 修改单元的物理性质 103 11.7 修改单元的材料性质 103 11.8 随温度变化的材料性质 104 11.9 创建物性随温度变化的材料 104 11.10 正交各向异性材料 106 11.11 定义正交各向异性材料 106 11.12 正交各向异性材料的方向矢量 107 11.13 辐射表面的性质 108 11.14 单元显示选项 108 11.15 将两个FE模型合并 108 第12章 后处理 110 12.1 概述 110 12.2 显示设置 110 12.3 设置计算范围 111 12.4 单元显示 111 12.5 设置数据范围 111 12.6 利用探针显示模型中特定点 的结果 112 12.7 数据评估 113 12.8 结果的动画显示 114 12.9 显示箭头图 114 12.10 结果的曲线图 115 12.11 选择要画曲线图的实体 115 12.12 创建图形文件 116 第13章 NX Master FEM 结果显示器 117 13.1 概述 117 13.2 创建显示 117 13.3 显示设置 118 13.4 选择结果 118 13.5 将结果写入电子数据表 119 13.6 色条 120 13.7 等值线、单元及箭头显示 121 13.8 显示模式 121 13.9 定义剖面 122 13.10 ISO光标显示 123 13.11 结果的动画显示 123 13.12 显示的优选项 124 13.13 打印结果 124 第14章 组和显示 126 14.1 概述 126 14.2 创建选项 126 14.3 选择想要的单元 126 14.4 显示选项 127 14.5 显示相邻实体 127 14.6 在组表中操作组 128 14.7 使用快速过滤器 128 14.8 选择组 129 14.9 使用布尔组 129 第2部分 TMG热分析篇 131 第15章 NX Master FEM TMG简介 131 15.1 概述 131 15.2 TMG任务栏 131 15.3 实体管理 132 15.4 基于实体绘制几何图形 133 15.5 通用的单元选择方法 134 15.6 与辐射相关的实体的单元选择 134 15.7 热传导建模 134 15.8 施加边界条件 135 15.9 热边界条件 135 15.10 热负荷边界条件 136 15.11 单元热流密度 136 15.12 对流和辐射边界条件 137 15.13 电压和电流边界条件 137 15.14 珀耳帖制冷器边界条件 138 15.15 恒温器 139 15.16 创建表格定义因变量 139 15.17 其他因变量边界条件 140 15.18 对流边界条件 141 15.19 辐射边界条件 141 15.20 模型的求解 141 15.21 检查结果 141 第16章 图元 143 16.1 概述 143 16.2 图元概览 143 16.3 创建图元 143 16.4 设置图元的位置 144 16.5 指定点和参数 145 16.6 合并点以模拟热传导 145 16.7 利用热耦合模拟热传导 146 16.8 利用Solid from Shell 技术为 图元划分网格 146 16.9 输入和输出图元 147 第17章 热耦合 148 17.1 概述 148 17.2 什么是热耦合 148 17.3 使用热耦合 148 17.4 理解热耦合 149 17.5 理解热耦合：主单元的选择 149 17.6 理解热耦合：特殊形状 150 17.7 理解热耦合：消除板内假导热 150 17.8 理解热耦合：网格尺寸 151 17.9 创建热耦合 151 17.10 热耦合的单元类型 152 17.11 热耦合类型 152 17.12 热耦合的性质 153 17.13 变化的热耦合 153 17.14 非几何单元 154 17.15 创建非几何单元 154 17.16 使用非几何单元 154 17.17 特殊的非几何单元 155 17.18 热耦合例1：粘接连结 155 17.19 热耦合例2：电路板插槽 155 17.20 热耦合例3：螺栓接口 156 17.21 热耦合例4：蜂窝结构板上 的多层辐射隔热 157 17.22 热耦合总结 158 第18章 热传导建模 159 18.1 概述 159 18.2 TMG热传导求解法 159 18.3 用CG法计算的温度结果 159 18.4 单元CG法的优点 160 18.5 单元CG和单元变形 160 18.6 多层壳单元 161 第19章 使用求解器 162 19.1 概述 162 19.2 TMG求解器概览 162 19.3 模拟设置 162 19.4 稳态分析的参数设置 164 19.5 使用稳态分析参数 164 19.6 瞬态分析的概念 165 19.7 瞬态分析的参数设置 165 19.8 使用瞬态分析参数 165 19.9 瞬态积分控制方法 167 19.10 周期性收敛 167 19.11 求解方法 167 19.12 Jacobi求解器选项 169 19.13 求解器高级选项 169 19.14 流动选项 170 19.15 初始条件 170 19.16 创建初始温度 171 19.17 使用再次计算控制 171 19.18 确定RCmin的技巧 172 19.19 瞬态分析总结 173 第20章 结果 174 20.1 概述 174 20.2 结果数据类型的选项 174 20.3 验证结果 175 20.4 生成单元或组报告 176 20.5 生成单元报告 176 20.6 生成组报告 176 20.7 结果报告器 177 第21章 辐射 179 21.1 概述 179 21.2 辐射概览 179 21.3 辐射建模 179 21.4 适用于辐射的单元类型 180 21.5 发射率和逆侧发射率 181 21.6 显示单元的正侧 182 21.7 选择用于辐射的单元 182 21.8 辐射理论简介 183 21.9 理解黑体视角系数 183 21.10 阴影检查 184 21.11 单元子划分 185 21.12 Hemicube算法 185 21.13 创建辐射模型 185 21.14 腔体 186 21.15 创建辐射请求 186 21.16 辐射请求类型 187 21.17 腔体辐射请求 187 21.18 封闭空间 188 21.19 简化辐射矩阵 189 21.20 检查辐射计算：视角系数的和 189 21.21 控制辐射计算的精度 190 21.22 误差判据 191 21.23 固定子划分 191 21.24 辐射传热 192 21.25 奥本海姆辐射算法 192 21.26 哥布哈特方法 193 21.27 创建逆侧实体 194 21.28 理解逆侧 194 21.29 单元辐射开关 195 21.30 阴影检测的技巧 196 21.31 辐射总结 196 第22章 已定义的辐射源和环境加热 197 22.1 概述 197 22.2 TMG辐射的两种形式 197 22.3 建立已定义的辐射源或环境 加热模型 198 22.4 辐射加热概念 198 22.5 创建辐射热源 199 22.6 白天太阳能加热的概念 199 22.7 创建白天太阳能加热 200 22.8 定义太阳辐射密度 200 22.9 定义其他作用 201 22.10 确定模型的朝向 201 22.11 定义恒定的太阳位置 203 22.12 定义变化的太阳矢量 203 22.13 光线跟踪 204 22.14 从辐射计算中取消单元 204 22.15 辐射加热总结 205 第23章 卫星及轨道分析 206 23.1 概述 206 23.2 轨道加热的概念 206 23.3 参考矢量 207 23.4 轨道术语 207 23.5 创建轨道 208 23.6 轨道类型选择 209 23.7 轨道类型定义 209 23.8 行星和太阳的特征 210 23.9 轨道参数 210 23.10 卫星的姿势 211 23.11 旋转和自旋卫星 211 23.12 计算位置 213 23.13 轨道显示 213 23.14 激活轨道 214 23.15 Orbit/ Attitude Modeling分析 的细节 214 23.16 机械运动效果建模 215 23.17 定义连接 215 23.18 连接参数 216 第24章 管道流动网路 217 24.1 概述 217 24.2 管道流动概览 217 24.3 理解管道流动 217 24.4 为管道流动建模创建曲线 218 24.5 创建梁截面 219 24.6 为管道流动网路创建梁单元网格 219 24.7 风扇/泵实体 220 24.8 进/出口实体 221 24.9 管道性质 222 24.10 压头损失替代 222 24.11 管道摩擦 223 24.12 流动截面替代 223 24.13 锥形过渡段 223 24.14 对边界层影响建模 224 24.15 流体网络基础 224 24.16 管道单元 225 24.17 选择流动模型的结果 225 24.18 流动模型的求解器选项 225 24.19 检查流动模型的结果 226 24.20 闭循环建模技巧 227 24.21 多种流体建模技巧 227 第25章 对流 228 25.1 概述 228 25.2 流体网络概览 228 25.3 受迫对流 228 25.4 创建受迫对流耦合 229 25.5 受迫对流耦合细节 229 25.6 自然对流 230 25.7 创建自然对流耦合 231 25.8 自然对流耦合的细节 231 25.9 环境条件 232 25.10 流体网络/对流总结 232 第26章 NX Master FEM边界条件任务： 数据边和数据面 234 26.1 概述 234 26.2 使用边界条件任务 234 26.3 传热边界条件概览 234 26.4 边界条件任务与TMG边界条件 236 26.5 定义传热边界条件 236 26.6 传热边界条件一览表 237 26.7 创建基于几何图形的边界条件 237 26.8 创建辐射边界条件 237 26.9 创建其他边界条件 238 26.10 创建边界条件集 239 26.11 理解边界条件集 239 26.12 在TMG热分析中使用边界 条件集 240 26.13 什么是数据实体 241 26.14 数据实体的图形显示 241 26.15 用函数创建数据边 242 26.16 用数据边定义边上的变量负荷 242 26.17 用函数定义数据面 243 26.18 用函数创建数据面 244 26.19 用结果集创建数据面 244 26.20 用数据面定义面上的变量负荷 245 26.21 按比例绘负荷图 245 26.22 修改数据边 246 26.23 修改数据面 246 26.24 在线指南：使用数据边和数 据面 247 26.25 节省时间的特殊技巧 248 第3部分 电子系统冷却（ESC）篇 249 第27章 NX Master FEM ESC简介 249 27.1 概述 249 27.2 ESC任务 249 27.3 ESC边界条件概览 250 27.4 定义边界条件 251 27.5 流动边界条件的网格划分 252 27.6 ESC实体管理 252 第28章 流动建模 254 28.1 概述 254 28.2 流体流动与热传导/辐射建模 254 28.3 流动表面 255 28.4 使用流动表面为对流换热建模 255 28.5 为流动表面定义表面性质 255 28.6 理解表面对流性质 256 28.7 创建流动表面 257 28.8 流动表面例1：PC主板 258 28.9 流动表面例2：实体零件的对流 258 28.10 流动表面例3：自旋和平移 壁面 259 28.11 为流体流动创建网格 259 28.12 流体网格的大小 260 28.13 壳单元网格与流体网格的匹配 260 28.14 在流动表面周围进行网格划分 261 28.15 非平面流动表面 261 28.16 流体区域的网格划分技术 261 28.17 自由网格划分概览 263 28.18 映射网格划分概览 263 28.19 投影和拉伸网格划分概览 264 28.20 连接流体网格 264 28.21 节省时间的特殊技巧 266 第29章 流动边界条件 267 29.1 概述 267 29.2 创建外部风扇和通风孔 267 29.3 创建内部风扇 268 29.4 创建循环风扇 268 29.5 风扇漩涡效应模拟 269 29.6 为风扇或通风孔的百叶窗建模 270 29.7 施加在风扇和通风孔上的其他 边界条件 271 29.8 在风扇目录中选择风扇 271 29.9 定义风扇曲线 272 29.10 将风扇曲线用作边界条件 273 29.11 对内部屏建模 273 29.12 创建流动的体积障碍物 274 29.13 流动障碍物周围的流体网格 划分 275 29.14 对称建模 275 29.15 设置环境条件 276 29.16 模拟自然对流 277 第30章 热建模 278 30.1 概述 278 30.2 为模拟热传导创建网格 278 30.3 用三维单元对实体零件建模 279 30.4 用二维和一维单元对零件建模 279 30.5 热传导网格划分技巧 279 30.6 门铰链单元 280 30.7 创建热边界条件 281 30.8 使用低维单元施加边界条件 281 30.9 从腔体箱的传热 282 30.10 电压和电流边界条件 283 30.11 珀耳帖致冷器边界条件 283 30.12 数据制表 284 30.13 热耦合 285 第31章 结果生成和后处理 286 31.1 概述 286 31.2 生成结果 286 31.3 结果的类型 287 31.4 单元和节点上的热数据 288 31.5 节点上的流体数据 289 31.6 守恒和修正的流动结果 289 31.7 显示等值线图 290 31.8 设置数据范围 290 31.9 使用探针显示模型结果 290 31.10 使用探针显示模型数据 291 31.11 显示单元判据图 292 31.12 理解箭头选项 292 31.13 设置计算区域 292 31.14 使用Keep Previous 293 31.15 显示矢量路径 294 31.16 创建矢量路径 294 31.17 结果的动画显示 294 31.18 保存图 296 31.19 节省时间的技巧 296 第32章 辅助网格划分技术 300 32.1 概述 300 32.2 辅助网格划分技术概览 300 32.3 设置工作平面 301 32.4 创建节点 301 32.5 复制节点 301 32.6 手动创建单元 302 32.7 修改单元属性 303 32.8 实体单元的表面覆盖 303 32.9 定义材料的方向性 303 第33章 模型求解 305 33.1 概述 305 33.2 求解过程概览 305 33.3 设置求解器控制 306 33.4 设置流动求解器选项 307 33.5 选择流动求解器的时间步长 307 33.6 选择粘性模型 308 33.7 设置热求解器选项 308 33.8 设置耦合收敛选项 308 33.9 顺序求解和并行求解 309 33.10 求解器高级选项 310 33.11 指定运行目录 310 33.12 设置初始条件 311 33.13 再次求解 312 33.14 在批处理模式下运行求解器 312 33.15 使用求解监视器 313 33.16 监视流动求解的收敛 313 33.17 监视耦合收敛 314 33.18 监视求解状态 314 33.19 监视风扇的收敛 316 33.20 终止和暂停求解器 316 33.21 理解模型总结信息 317 33.22 理解流动求解器信息 318 33.23 理解热求解器信息 318 33.24 理解求解总结信息 319 33.25 查看信息和收敛图 320 第34章 高级主题 321 34.1 概述 321 34.2 旋转参照系 321 34.3 周期性边界条件 322 34.4 湍流建模 322 34.5 FTV湍流模型 323 34.6 混合长度模型 323 34.7 K-E湍流模型 324 34.8 设置粘性模型的长度尺度 324 34.9 设置L和V尺度 325 34.10 为K-E湍流模型选择入口 湍流尺度 325 34.11 选择自然对流的物理时间步长 326 34.12 封闭箱体内的自然对流问题 327 34.13 设置松弛因子 327 34.14 设置平流求解格式 328 34.15 其他信息来源 329 第35章 瞬态分析 330 35.1 概述 330 35.2 定义瞬态分析的材料性质 330 35.3 瞬态分析的概念 331 35.4 瞬态边界条件 331 35.5 瞬态分析求解器控制 332 35.6 流动求解器的瞬态和稳态选项 333 35.7 流动求解器的瞬态选项 333 35.8 流动求解器的瞬态选项：时间 步长 334 35.9 流动求解器的瞬态选项：结果 输出 334 35.10 热求解器的瞬态选项 335 35.11 再次计算 335 35.12 初始条件 337 35.13 随时间变化的环境条件 338 35.14 风扇关闭 338 35.15 安全孔 339 第36章 常见问题及其解决 341 36.1 概述 341 36.2 从简单着手 341 36.3 使用模型检查 341 36.4 使用参考实体 342 36.5 检查单元属性 342 36.6 检查网格质量 343 36.7 检查单元法线的一致性 343 36.8 显示ESC边界条件 343 36.9 删除与边界条件相关的单元 344 36.10 检查流动表面周围的网格 345 36.11 创建处理过的流动模型 345 36.12 注意非物理情况的出现 346 36.13 检查质量、动量和能量守恒 346 样章： 018705-01.doc 课件： 网络资源： 配套教学用书（配套教参、主课本等）： 可替代教学用书： 丛书名称：UGS PLM应用指导系列丛书 图书书评：

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