假设：加热炉中的耐火水冷壁处于下图所示的条件中。假设冷面温度保持为 125°F。
求解：每英尺管道的水所获得的热。
问题几何体
| 材料 | 壁（部件 1） | 耐火壁（部件 2） | 管道（部件 3） |
|---|---|---|---|
| 传导率（BTU/s，单位为 °F） | 6.254E-4 | 1.1E-5 | 6.254E-4 |
| 表 1：材料属性 | |||
此示例仅包含设置和执行分析。有关构建模型的说明，请参见含辐射、对流和温度的水冷壁模型。如果尚未构建该模型，则可在 Autodesk Simulation 安装目录的 Models 子文件夹中打开 wcwall_input.ach 文件。
假定每个横截面均相同。鉴于对称关系，因此仅对单一管道的横截面建模，如下图所示。
- 假定的壁面温度可以固定使用节点的指定温度，但请先估计适当的刚度（然后在分析之后确认结果）。通常，刚度比材料的传导率大两到三个数量级。刚度为 0.625 是可以接受的。
- 使用“选择”
“形状”“矩形”，选择壁面底部的节点。绘制一个矩形，围住壁面底部的节点。 - 在显示区域中单击鼠标右键，然后选择“添加”“节点指定温度”。
- 在“大小”和“刚度”字段中，分别键入 125 和 0.625。然后单击“确定”。指定的温度符号 (T) 将显示在所有选定节点上。它将这些节点的温度保持在 125°F。
- 在浏览器（树视图）中，单击“部件 1”的标题。按住 Ctrl 键并单击“部件 2”的标题。在标题上单击鼠标右键，然后选择“编辑”“单元类型”“二维”。
- 在标题仍保持选中状态的同时，单击鼠标右键，然后选择“编辑”“单元数据”。尽管部件厚度不影响温度分布，但会影响表面面积和总热流量。在“厚度”字段中键入 12。单击“确定”。
- 在浏览器中，在“部件 3”的标题上单击鼠标右键，然后选择“编辑”“单元类型”“二维”。在标题仍保持选中状态的同时，单击鼠标右键，然后选择“编辑”“单元数据”。在“厚度”字段中键入 12。若要合计通过内表面的热流量，请在“热流计算”下拉菜单中选择“基于边界条件的线性”选项。它将强制热流量输出基于对流边界条件，而不是基于单元中的温度分布。单击“确定”。
- 在浏览器中，单击“部件 1”的标题。按住 <Ctrl> 键，单击“部件 3”的标题。在标题上单击鼠标右键，然后选择“编辑”“材料”。单击“编辑属性”。在“热传导率”字段中键入 6.254e-4。稳态分析无需其他值。单击“确定”两次。
- 在“部件 2”的标题上单击鼠标右键，然后选择“编辑”“材料”。单击“编辑属性”。在“热传导率”字段中键入 1.1e-5。稳态分析无需其他值。单击“确定”两次。
- 使用“选择”“形状”“点或矩形”和“选择”“选择”“表面”，单击“部件 2”的顶面。在显示区域中单击鼠标右键，然后选择“添加”“表面辐射载荷”。在“温度”字段中键入 1200，并在“函数”字段中键入 0.7。单击“确定”。
- 单击孔的内表面。在显示区域中单击鼠标右键，然后选择“添加”“表面对流载荷”。在“温度无关对流系数”字段中键入 0.0012，并在“温度”字段中键入 70。然后单击“确定”。
- 在浏览器中的“分析类型”标题上单击鼠标右键，然后选择“编辑分析参数”。
- 单击“选项”选项卡，然后在“默认节点温度”字段中键入 1190。尽管模型中对此未作严格要求，但我们可以猜测加热面大约处于这一温度。当分析中包含辐射时，通过指定初始温度，我们将加快迭代过程。（将显示一条警告消息，指出温度值似乎过高。单击“确定”将其关闭。）
- 由于分析中包括非线性效应（辐射），因此必须设置迭代控件。单击“高级”选项卡，并执行以下步骤：
- 激活“执行”复选框。
- 选择“准则”下拉框中的“在修正范数小于 E1 时停止(工况 1)”选项。它表示当节点处的平均温度变化小于修正容差时，解已收敛。（注意：其他模型需要差异收敛准则。）
- 在“最大迭代次数”字段中键入 20。完成分析后，检查分析是否在 20 次迭代内收敛。
- 在“修正容差”字段中键入 0.01。如果从一次迭代到下次迭代的平均温度变化小于此值，则表示解已收敛。
- 在“松弛参数”字段中键入 0.95。（任何约为 0.5 到 1 的值均适用于此模型。如果模型的收敛速度缓慢，请尝试其他值。）
- 单击“确定”接受输入。
- 选择“分析”“分析”“运行仿真”以执行分析。
- 完成分析后，模型将加载到“结果”环境中。首先，我们必须转至“报告”环境，验证解是否已收敛。使用“工具”“环境”“报告”。单击“摘要”标题。在文件底部附近滚动，然后搜索文本 CONVERGED SOLUTION OBTAINED。它出现在非线性迭代编号 5 中。因此，模型在指定的 20 次迭代内收敛。
- 使用“工具”“环境”“结果”返回“结果”环境。
- 若要读取相应节点处的实际值，请使用“查询结果”“查询”“当前结果”。特别地，单击底部（冷壁面）的节点可读取该值。由于温度非常接近指定的值 125 度，因此用于指定温度的刚度值符合要求。因此，如果收敛解和刚度值足够大，该模型求解是可以接受的。
- 若要查看流入水中的总热，请使用“结果等值线”“热流量”“通过面的热流率”。
- 若要更清楚地查看这些内容，请选择“视图”“浏览”“缩放”“窗口”，然后围绕管道绘制一个框。
- 若要获得精确的总和，请禁用结果平滑。使用“结果等值线”“设置”“平滑结果”。
- 使用“选择”“选择”“表面”和“选择”“形状”“点或矩形”，然后单击管道的内表面。
- 在“查询: 结果”屏幕的“摘要:”下拉框中，选择“总和”选项。结果约为 8.28E-2 Btu/s。因此，我们的模型是 12 英寸厚，即：每英尺管道的热流率。
此模型的结果存档 (wcwall.ach) 位于 Autodesk Simulation Mechanical 安装文件夹的 Models 子文件夹中。若要检索该文件，请在“FEA 编辑器”环境中使用 
“存档”“检索”，然后选择该文件。