可以应用面-面接触单元，结合热-结构耦合场实体单元，来模拟在接触面之间的热传导。为了激活结构自由度和热自由度，要设置KEYOPT（1）=1。

热接触模拟支持下面的热接触特性。

●两个接触面之间的热接触传导。

●从一个“自由面”到周围，或两个小间隙分离面之间的热对流（“近场”对流）。

●从一个“自由面”到周围，或两个小间隙分离面之间的热辐射（“近场”辐射）。

●由摩擦耗散而产生的热。

●热通量输入。

1.热接触行为与接触状态

每个接触对可覆盖一个或多个热接触特性。激活哪个特性取决于接触状态。

●闭合接触：热接触传导在两个接触面间传热。

●摩擦滑动：摩擦耗散能量，在接触面和目标面上生成热。

近场接触：考虑了接触面和目标面之间的热对流和热辐射。外部通量对接触面有贡献。

自由面接触：考虑了接触面和周围之间的热对流和热辐射。外部通量仅对接触面和目标面有贡献。

2.自由热表面

如果要模拟自由表面热对流、自由表面热辐射或施加了热流值的表面，用户可定义自由热表面。自由热表面可以是一个接触面而无相应的目标面（即无目标单元的接触对），也可以设置目标单元类型定义的KEYOPT（3）=1来定义一个自由热表面。在设置了这个KEYOPT时，只要检测到接触张开，就要考虑自由表面辐射和对流。这种情况下，在接触面和目标面之间无对流或辐射热传递。

3.目标面上的温度

对于界面热传导、近场热传导或近场辐射，需要求解接触面和目标面的温度。在目标表面和接触检测点法线之间的交点上的温度代表目标温度。控制节点上的温度代表整个刚性目标面上的温度（如果存在控制节点），如图16-21所示。

4.传导模拟

为了考虑接触面与目标面之间的热交换，用户需要通过一个实常数表来指定热接触传导系数TCC。用户可以用表格输入把TCC定义为接触压力（压力表）、接触检测点温度（温度表）、时间和接触检测点位置（X，Y，Z表）的函数。为了模拟存在小间隙的两个面之间的接触传导，应用KEYOPT（12）=4或5来定义“绑定接触”或“不分开接触”选项。

图16-21 目标温度

两个接触面之间的热传导通过下式定义：

q=TCC×(T_t-T_c) （16-5）

其中，q为单位面积上的热流量；TCC为热接触传导系数；T_t和T_c分别是接触目标单元接触点和接触面上的接触点温度。

TCC可以通过实常数进行定义，通过使用表格选项可以被定义为温度[(T_c+T_t)/2]、压力和位置的函数。

如果发生接触，一个很小的TCC值会产生一些不良的接触，并且温度在界面之间发生了间断。对于一个较大的TCC值，界面之间的温度不连续将趋于消失，由此产生一个良好的热接触。

然而当不存在接触时，则在两个界面之间没有热传递。

为了模拟存在间隙的两个界面的热传导问题，用户需设置关键字KEYOPT（12）=4或5去定义接触状态为绑定接触或不分裂接触。在热接触分析中用户应该使用快速热瞬态求解器。为了满足求解要求，用户要对接触单元做如下设置。

KEYOPT（1）=2，只有温度一个自由度。

KEYOPT（12）=5或6，粘结接触或初始粘结接触。

在热接触分析中，用户应该使用快速瞬态求解选项，为了使用快速瞬态求解功能，应该进行如下设置。

KEYOPT（1）=2，设置只有一个温度自由度。

KEYOPT（12）=5或6，设置接触状态为总是粘结接触或初始粘结接触。(www.daowen.com)

注意：在热接触模拟中只有唯一的实常数（即TCC），它可以使用时间和温度函数。在接触面两侧可以使用不同的网格。

5.对流模拟

为了模拟对流热交换，用户必须应用SFE命令指定热对流系数CONV。CONV可以是一常数（只允许均匀的）或是通过表格输入的作为温度、时间、位置的函数。对于自由面对流，用户必须通过SFE命令或下列菜单指定体积温度。

GUI：Main Menu|Solution|Define Loads|Apply|Thermal|Convection|On Elements|Uniform

6.辐射模拟

（1）为了模拟辐射热交换需要指定的下列数值之一：

1）通过材料特性定义热辐射系数EMIS。

2）通过实常数定义Stefan-Boltzman常数SBCT。如果这个值未定义，将不包括辐射效应。

3）偏量温度TOFFST。如按华氏度或摄氏度来定义数据，必须用TOFFST命令指定一个温度偏量值，操作方法如下。

GUI：Main Menu|Preprocessor|Loads|Analysis Type|Analysis Options

4）辐射观察系数RDVF。通过实常数定义，仅用于近场辐射，默认为1。它可定义为温度、间隙距离、时间、位置的函数用表格输入。对于远场辐射，RDVF设置为0，并忽略用户指定的值。其他自由表面条件使用用户指定的RDFV。

5）环境（外界）温度。它仅用于自由辐射，以KVAL=2和CONV为表格参数，用SFE命令输入（这与自由表面对流模拟中的体积温度相同）。

（2）使用SBCT和RDVF

当接触张开时，通过辐射进行热量传递。传导方程：

q=RDVF×EMIS×SBCT[(T_e+TOFFST)⁴-(T_c+TOFFST)⁴] （16-6）

其中，TOFFST为偏移绝对零度的温度值；EMIS为表面辐射率；SBCT为Stefan-Boltzman常数；RDVF为形状系数t（默认值1）。使用表格可以把RDVF定义为温度，间隙距离、时间和位置的函数。

对于近场辐射，当接触面和目标面在垂直方向存在相交并且间隙距离小于pinball半径时，T_e为相交处目标面的温度。在辐射模拟中假设在两个表面间隙的法向发生辐射传热。通过把RDVF定义为间隙函数，用户可以考虑几何形状对辐射传热的影响。对于一般的辐射问题，使用辐射求解器进行求解。

7.摩擦生热的模拟

（1）背景

为了模拟摩擦耗散能量的热生成，用户应当执行瞬态热-结构耦合分析。如果用户希望的话，可以应用TIMINT，STRUC,OFF命令关闭结构自由度上的瞬态效应。但是，必须包括热自由度上的瞬态效应，这需要如下二个实常数。

1）FHTG，转换成热的摩擦耗散能量（默认为1.0）。

2）FWGT，接触面和目标面之间热分布的权重系数（默认为0.5）。

（2）使用FHTG和FWGT

在模拟热-结构耦合的问题中，通过下式定义摩擦耗散率：

q=FHTG×τ×V （16-7）

其中，τ为等效摩擦应力；V为滑动率；FHTG为摩擦耗散能转换成热量的比例系数。默认值为1，并且也可以作为实常数进行输入。对于FHTG=0情况应该输入一个很小的值，如果用户输入了0，那么程序将采用默认值。

在接触面和目标面上摩擦耗散能的计算公式为：

其中，q_C为接触面上的摩擦耗散能；q_T为目标面上的摩擦耗散能；FWGT为在接触面和目标面之间热量分配权重因子，可以作为实常数输入默认为0.5。对于FWGT=0的情况，应该输入一个很小的值，如果用户输入了0，那么程序将采用默认值。

8.外部热通量模拟

用户可以通过SFE命令给接触单元施加热通量。只能施加均匀热通量。热通量不能施加于目标单元。然而，对于近场接触，外部热通量施加于接触面，将贡献到目标单元。

对于自由热表面，如目标单元的KEYOPT（3）=1，外热通量仅施加于接触侧。对于一个给定的接触单元，必须指定CONV和HFLUX二者之一（但不是二者）。然而，用户可以定义两个不同的接触对：一个模拟对流，一个模拟热通量。