已知：加热炉中的耐火水冷壁将承受下图所示的条件。假设冷面温度保持为 125°F。
求：管道中每英尺的水获得的热。
| 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 | |||
求解步骤
此示例仅介绍创建模型的信息。有关设置和执行分析的说明，请参见具有辐射、对流和温度的水冷壁。
所有横截面都相同。可以执行二维平面分析。由于对称，仅需要对单个管道周围的横截面进行建模，如下图所示。将绘制每种材料的轮廓，并使用二维网格生成器对模型进行网格划分。
模型的线框（未按比例）
- 启动新的有限元模型。
- 将分析类型设置为“热: 稳态热传递”。
- 将单位制设置为与问题陈述一致。单击“替代默认单位”，然后从“单位制”下拉菜单中选择“英制(BTU)”。单击“确定”完成单位设置。
- 单击“新建”并输入模型名称。
- 启动新的草图。在树视图中“平面”分支的“平面 2 <YZ(+X)>”上单击鼠标右键，然后选择“草图”。此时将显示带有格栅的草图平面。为二维单元选择 YZ<+X>。
- 使用“绘制”
“绘制”“矩形”命令添加用于壁的矩形。请确保“部件编号”设置为 1，且“作为构造体使用”复选框处于选中状态。在 (0,0,0) 处输入第一个角，在 (0,12,0.25) 处输入第二个角。单击“应用”以完成矩形设置。 - 添加用于耐火壁的矩形。将“部件编号”设置为 2。在 (0,0,0.25) 处输入第一个角（或捕捉壁的现有角），在 (0,12,12.25) 处输入第二个角。单击“应用”以完成矩形设置。
- 单击 X 按钮以关闭“添加矩形”对话框。
- 若要查看整个模型，请使用“视图”“浏览”“适应窗口”。
- 使用“绘制”“绘制”“圆”“圆心和半径”命令在耐火壁中添加孔。请确保“部件”设置为 2 且“作为构造体使用”处于选中状态。在 (0,6,1.75)（圆心）和 (0,6,1.25)（孔周边上的适当点）处输入两个点。单击“应用”以完成圆设置。
- 管道外侧与孔内侧接触，因此必须在部件 3 上绘制相同尺寸的圆。将“部件编号”设置为 3。单击通过之前的圆创建的两个构造顶点以在上面添加新圆。单击“应用”以完成圆设置。
- 为管道内侧添加另一个圆。使用现有圆的圆心和点 (0, 6, 1.375)。单击“应用”以完成圆设置。
- 单击 X 按钮以关闭“定义圆”对话框。
- 通过在树视图的“平面 2 <YZ(+X)>”上单击鼠标右键并取消激活“草图”完成草图。
- 如果某个对象是首次添加到草图平面，则将在树视图中创建一个分支。该分支位于与平面同名的部件下。在树视图的“部件 1”下选择 YZ<+X> 标题。按住 Ctrl 键并选择部件 2 和 3 的 YZ<+X> 标题。在其上单击鼠标右键。选择“创建二维网格”命令。（或者，在树视图中“平面”标题下的“平面 2 <YZ(+X)>”分支上单击鼠标右键，选择“选择所有草图”，然后在选定的平面之一上单击鼠标右键并选择“创建二维网格”命令。）
- 单击“应用”。将在所有三个部件上生成网格。