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《具有界面热阻的接触传热耦合问题的数值模拟_张洪武》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、JournalofMechanicalStrength机械强度2004,26(4):393～399具有界面热阻的接触传热耦合问题的数值模拟NUMERICALSIMULATIONFORHEATTRANSFERANDCONTACTPROBLEMSWITHATHERMAL-RESISTANTCONSTITUTIVEMODEL张洪武廖爱华张昭陈金涛(大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室、工程力学系,大连116024)ZHANGHongWuLIAOAiHuaZHANGZhaoCHENJinTao(StateKeyLaborat
2、oryforStructuralAnalysisofIndustrialEquipment,DepartmentofEngineeringMechanics,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China)摘要发展了基于界面热阻本构模型的热接触耦合问题有限元分析的新算法。对接触边界的热交换分析采用压力相关的传热本构模型,为考虑力学—传热之间的耦合特性,建立两类变分方程,一类是热力学变分泛函,其考虑接触区域对结构热传导的影响。另一类是热弹性接触分析的参数变分原理,可以方便地对接
3、触问题进行求解。文中给出有限元分析的离散公式,并进一步给出进行两类问题耦合分析的迭代算法,其中接触分析的惩罚因子是可以消除的。数值结果在验证文中算法的同时证实了耦合分析的重要性。关键词传热接触分析热阻有限元法中图分类号O344.3O242.2O343.3AbstractAnewalgorithmfortheheattransferanalysisofthecontactproblemisdevelopedintermsofathermalresistantconsti-tutivemodel,whichwasestabli
4、shedandgenerallycalledcontactpressuredependentlawintheanalysisofthermomechanicalcontactproblems.Twokindsofvariationalprinciplesforthetwodifferentproblems,i.e.heattransferandcontactanalysis,arerespectivelyputforwardforsolvingofthecoupledproblems.Basedontheproposedv
5、ariationalprinciples,thefiniteelementdiscretizedformulations,wherethepenaltyfactorincontactequationscanbecancelled,arederived,andaniterationalgorithmisthenestablishedforthenumeri-calsolutionoftheproblems.Numericalexamplesarecomputedandtheresultsdemonstratethevalid
6、ityofmodelandalgorithmpresentedaswellastheimportanceofthethermal-resistantcontactanalysisinengineering.KeywordsHeattransfer;Contactanalysis;Thermalcontactresistance;FiniteelementmethodCorrespondingauthor:ZHANGHongWu,E-mail:zhanghw@dlut.edu.cn,Tel:+86-411-4706249,F
7、ax:+86-411-4708769TheprojectsupportedbytheNationalNaturalSciencesFoundationofChina(No.10225212,10302007andNo.50178016),andtheNationalProjecton“973”BasicResearchandDevelopmentofChina(No.1999032805).Manuscriptreceived20030930,inrevisedform20031208.求解难度较一般的传热或力学计算难度大
8、大提高,体1引言现出明显的双重非线性特征———传热非线性与接触非热接触问题在众多的高新技术当中存在,如电子线性。在合理的热阻模型基础上寻求高效稳定的问题器件的冷却与加热和高效绝热结构的安置等。空间技的求解方法仍不失为有意义的工作。一般说来,由于术开发中的卫星探测器中红外元件的冷却与空间站等问题的复杂性,
