本项目基于ABAQUS平台，通过Fortran开发USDFLD、FILM等子程序，实现等效换热、法向热流计算等功能，替代ANSYS表面效应单元，准确度达99%。
利用ABAQUS二次开发接口，利用Fortran开发USDFLD、FILM等子程序实现等效换热、法向热流计算等功能，代替ANSYS表面效应单元。计算结果与ANSYS表面效应单元相比准确度达99%。
项目要求：基于ABAQUS的密闭非真空大空腔结构的力热响应分析要求1：采用流体力学、流固耦合技术路线，要求在ABAQUS上实现；要求2：采用固体传热等效、顺序耦合方法的技术路线，形成相应的二次开发用户子程序及其操作案例和详细的说明文件。
交付成果：基于ABAQUS的精确便捷的密闭非真空大空腔结构传热分析方法及相应报告；复杂空腔传热模拟操作规范与教学案例；项目实施过程中产生的代码各文件。
技术路线：对于密闭非真空大空腔结构传热问题，其过程简而言之就是要通过空腔将热量传递到外部环境中，其中涉及热力学过程主要分为如下三类热传导、对流换热和热辐射。在ABAQUS中实现需要重点考虑的则是对流换热问题。
图1 总体技术路线图
(1)对流换热：在已知对流换热条件下，通过确定合适的sink温度，确保热流传入与传出相等，实现热平衡。结合对流换热系数和sink温度，模拟热量从结构表面向外部环境的传递过程。
(2)网格法向量计算:计算部件每个网格上的法向量，film膜单元必须是六面体网格。六面体网格是由8个节点组成的三维网格，每个六面体单元有6个面，每个面由四个节点定义。选择该面的任意三个节点，并利用这些节点来计算该面的法向量。
图2 网格法向量计算
(3)USDFLD子程序：用于在每个积分点上定义和更新场变量，获取温度及热流密度数据。通过该子程序，实时读取积分点信息并调整材料属性或边界条件，提升模拟精度和效率。
(4)FILM子程序：传递不同表面的换热系数和sink温度，主要功能包括：①将换热系数h和sink传递到Abaqus的热传导模块；②将换热系数h和sink传递到Abaqus的热传导模块；③判断是否满足热流传入与传出相等的条件；④实时监控增量步情况动态更新sink。
图3 ABAQUS与ANSYS结果对比
图4 曲面计算结果
图5 空腔计算结果