导热基础-春..培训课件.ppt

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1、导热基础-2015春..分类按时间稳态温度场SteadyTemperatureField非稳态温度场TransientTemperatureField按空间一维温度场OneDimensionalTemperatureField二维温度场TwoDimensionalTemperatureField三维温度场ThreeDimensionalTemperatureField二、等温面（isothermalsurface）、等温线(isotherm)(温度场的图形描述)等温面，同一瞬间，温度相同各点连成的面等温线，等温面与任一

2、面的交线红外摄像机、卫星光学遥感仪等拍摄的像片1、物体内一个点在同一时刻，只能有一个温度值，因此同一时刻，不同温度的等温面（线）不可能相交。2、所研究的物体是连续体，等温面（线）不可能终止在物体的内部，它只能终止在物体的边界上，或者自身形成的封闭曲面（线）。等温面（线）性质3、沿等温面（线）无温差，等温面之间才有温差。4、等温面（线）的疏密代表温度变化的程度。三、温度梯度定义：等温面法线方向上温度的变化率，向量，指向温度增加的方向在等温面法线方向上，温度变化率最大。四、傅里叶定律傅里叶定律是法国物理学家Fourier，

3、于1822年发表于《热的解析理论》。负号表示热量传递方向与温度梯度方向相反一般形式（即：对热流密度矢量写出）x方向热流导热系数，物性参数ThermalConductivity单位时间，单位面积，单位温度梯度作用下的导热量。（或在单位温度梯度作用下通过物体的热流密度。）1.2热导率、导热系数导热系数与材料性质、温度、方向有关（各向异性，如：木材、纤维、汽车轮胎）数值（金属导热系数大，气体小，液体介于二者之间）碳钢36.7摄氏20度时的水0.599摄氏20度时的干空气0.0259导热系数量级银427铜399纯金属热绝缘材料

4、建筑材料合金人工材料超级绝缘材料人工热管干空气导电介质称为保温材料多孔材料，空气多，很多材料内部，既有导热，又有对流、辐射，是综合的，统一用导热系数表示，此时称其为表观（当量）导热系数。如：轻型炉墙（耐火纤维），棉胎服装，太空服装，超级绝热材料。试验得出：非稳态测量（准稳态）；稳态测量与温度的关系：在工程上，通常可用线性近似关系式中：为温度；为常数；对应t=0。1.3导热微分方程式一、问题的提出因为傅立叶定律揭示了连续温度场内每一点的温度梯度与热流密度间的联系。因而知道了物体中的温度分布就能唯一得到相应的热流分布，反

5、之不然。但是傅立叶定律并未指出一个点的温度与它临近点的温度有何联系，也没有回答一个点的温度如何随时间变化导热微分方程正是要揭示连续温度场随空间坐标、时间坐标变化的规律。二、思路及原理以直角坐标系为例，从物体中分割出一个微元平行六面体，利用：傅立叶定律能量守恒定律（热平衡原理）建立导热微分方程式三、假设——各向同性，均质——密度、比热均质，与温度无关（常物性）均匀内热源四、导热微分方程推导能量守恒定律。单位时间间隔内2、导入导出热导入热量向的导热面积由傅立叶定律温度变化率X方向导出热量泰勒（Taylor）级数展开，取前二

6、项因为：X方向净导入热Y方向净导入热Z方向净导入热净导入热3、单位时间内，微元体内能的增量——比热，（单位质量升高时所需的热量）4、单位时间内，微元体内热源的生成热——单位时间内，单位体积内热源的生成热，随温度变化时，,所以不能提到微分号外面。该式为：三维直角坐标系下，有内热源、非稳态、变导热系数的导热微分方程式。5、整理守恒式三维直角坐标系下，有内热源、非稳态、导热系数为常数时的导热微分方程式或者写成其中，为拉普拉斯算子，为热扩散率、导温系数三维直角坐标系下，无内热源、稳态、导热系数为常数时的导热微分方程式。一维直角

7、坐标系下，无内热源、稳态、导热系数为常数时的导热微分方程式。圆柱坐标系、球坐标系下，有内热源、非稳态、变导热系数的导热微分方程见教科书p.19：(1-24)、(1-25)式。圆柱坐标系径向一维稳态导热对某一微分方程，如果可能，可由数学方法求得其通解。但对某一具体问题，仅有通解还不行，必须求出既满足导热微分方程式，又满足该问题的一些附加条件下的特解。这些附加条件，在数学上叫单值性条件。单值性条件有四类。1.4导热过程的单值性条件几何条件：形状、尺寸大小；物理条件：材料物性参数；初始条件：给出初始时刻温度分布（对于稳态导热

8、，没有初始条件）；边界条件：给出物体边界上的温度或换热情况。有三类：三类边界条件已知条件方程第一类边界条件壁面温度非稳态稳态常数第二类边界条件壁面热流密度非稳态稳态常数第三类边界条件换热系数流体温度此外，还有几种边界条件辐射边界条件：为外界环境温度对流辐射边界条件：界面连续边界条件（AB界面）此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！