溫度場分析理論總結(jié)

1、傳熱學(xué)基本理論：傳熱學(xué)是研究由溫差引起的熱能傳遞規(guī)律的科學(xué)，遵循熱力學(xué)三大定律，熱力學(xué)第一定律是在一個熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，能量可轉(zhuǎn)換， 即可從一種形式轉(zhuǎn)變成另一種形式，但不能自行產(chǎn)生，也不能毀滅； 熱力學(xué)第二定律是凡是溫差存在的地方就有熱能自發(fā)地從高溫物體向低溫物體傳遞； 熱力學(xué)第三定律是一般當(dāng)封閉系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定平衡時，熵應(yīng)該為最大值，在任何過程中， 熵總是增加， 但理想氣體如果是等溫可逆過程熵的變化為零，可是理想氣體實際并不存在，所以現(xiàn)實物質(zhì)中，即使是等溫可逆過程，系統(tǒng)的熵也在增加，不過增加的少。在絕對零度，任何完美晶體的熵為零。熱能傳遞有三種基本方式，分別是熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射。茲分別簡述如下：

2、熱傳導(dǎo)：物體各部分之間不發(fā)生相對位移時，依靠分子、 原子及自有電子等微觀粒子的熱運(yùn)動而產(chǎn)生的熱能傳遞稱為熱傳導(dǎo)，簡稱導(dǎo)熱。 通過對實際導(dǎo)熱問題的經(jīng)驗提煉，導(dǎo)熱現(xiàn)象的規(guī)律遵循傅里葉定律。 根據(jù)傅里葉定律， 單位時間內(nèi)通過物體截面的導(dǎo)熱熱量與當(dāng)?shù)氐臏囟茸兓始敖孛婷娣e成正比，即Adtdx式中，是比例系數(shù)，稱為導(dǎo)熱率，又稱導(dǎo)熱系數(shù)，負(fù)號表示熱量傳遞的方向與溫度升高的方向相反。由上式可知當(dāng)dt0 時，0 ，熱量沿著 x 軸增大的方向傳遞；當(dāng)dtdx0dx時，0 ，熱量沿著 x 軸減小的方向傳遞。熱傳導(dǎo)的微分方程：熱傳導(dǎo)微分方程是基于傅里葉定律和傳熱學(xué)守恒定律得到的，茲將傳熱學(xué)微分方程作如精選文檔下詳細(xì)

3、描述。 導(dǎo)體內(nèi)任一微元平行六面體及其坐標(biāo)如圖所示，根據(jù)傅里葉定律，導(dǎo)入 xx 、y y 、 zz 微元平面的熱量分別是：tdydzx xAxx導(dǎo)出 xxdx 、 yydy 、 zx dxxxxtdzdxyyAxytdxdyz zAxzz dz 微元平面的熱量亦可根據(jù)傅里葉定律寫出如下：xx dxxAtdydz dxxxxx xyy dyy dyyyyyyyz dz zz zz z dzz zzAtdzdx dyyyyAtdxdy dzzzz對于微元體，按照能量守恒定律，在任一時間間隔內(nèi)有以下熱平衡關(guān)系：導(dǎo)入微元體的總熱流量 +微元體內(nèi)熱源生成熱 =導(dǎo)出微元體的總熱流量 +微元體熱力學(xué)能增量其他

4、兩項的表達(dá)式為微元體熱力學(xué)能增量=ct dxdydz微元體內(nèi)熱源生成熱= &dxdydz由以上公式得：tttt&cxyyzzx熱輻射：物體通過電磁波傳遞能量的方式稱為輻射。物體會因各種原因發(fā)出輻射能，其中因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。物體的輻射能力與溫度有關(guān)，同一溫度條件下不同物體的輻射和吸收本領(lǐng)不同。假想一理想物體黑體，它能吸收投入到其表面上的所有熱輻射能量。黑體在單位時間內(nèi)發(fā)出的熱輻射熱量由斯忒藩玻耳茲曼定律揭示：A T 42精選文檔式中A 輻射表面積，m2 ；斯忒藩玻耳茲曼常量，其值為5.6710 8W / m2 K 4 ；T 黑體的熱力學(xué)溫度，K 。實際物體的

5、熱輻射熱量采用斯忒藩玻耳茲曼定律的經(jīng)驗修正公式：A T 4式中物體的發(fā)射率，其值小于1。物體表面的發(fā)射率取決于物質(zhì)種類、表面溫度和表面狀況，即發(fā)射率只與發(fā)射輻射物體本身有關(guān)，而不涉及外界條件。實際物體對輻射能的吸收（吸收比）：單位時間內(nèi)從外界投入到物體的單位表面積上的輻射能稱為投入輻射，物體對投入輻射所吸收的百分?jǐn)?shù)稱為該物體的吸收比。實際物體的吸收比取決于兩方面的因素：吸收物體本身的情況和投入輻射的特性。吸收物體本身的情況指物質(zhì)的種類、物體溫度和表面狀況?；鶢柣舴蚨山沂玖藢嶋H物體輻射力與吸收比之間的關(guān)系，其關(guān)系式如下：實際物體輻射力=吸收比角系數(shù)？熱分析過程中涉及的物理量單位及相應(yīng)的ANSY

6、S代號熱分析符號及單位項目國際單位ANSYS代號長度m時間s質(zhì)量kg溫度TEMP力N熱量J熱流率WHEAT熱流密度W / m2HFLUX生熱率W / m3HGEN3精選文檔導(dǎo)熱系數(shù)W / m KXX 、 KYY 、 KZZ對流系數(shù)W / m 2 HF密度kg m3DENS比熱J kg C焓J m3ENTH熱分析材料基本屬性：與本次熱分析相關(guān)的材料屬性包括：比熱容、傳導(dǎo)系數(shù)、輻射系數(shù)。為了使得每一個節(jié)點的熱平衡方程具有唯一解，需要附加一定的邊界條件和初始條件，統(tǒng)稱為定解條件。第一類邊界條件，物體邊界上的溫度函數(shù)已知，用公式表示為：TT0Tfx, y, z, t是物體邊界；T0 為已知溫度；fx,

7、 y, z,t 為已知溫度函數(shù)。第二類邊界條件，物體邊界上的熱流密度已知，用公式表示為：TkqnTkg x, y, z,tnq 為已知熱流密度；g x, y, z,t 為已知熱流密度函數(shù)。第三類邊界條件，與物體相接觸的流體介質(zhì)的溫度和換熱系數(shù)已知，用公式表示為：kTa T T fnTf 為流體介質(zhì)的溫度；a 為換熱系數(shù)； Tf 和 a 可以是常數(shù)，也可以是隨時間和位置變化的函數(shù)。初始條件是物體在傳熱過程開始時物體在整個區(qū)域中所具有的溫度為已知值，用公式表示為：4精選文檔T t 0x, yx, y 為已知溫度函數(shù)。如果系統(tǒng)的凈熱流率為0，即流入系統(tǒng)的熱量加上系統(tǒng)自身產(chǎn)生的熱量等于流出系統(tǒng)的熱量，

8、則系統(tǒng)處于熱穩(wěn)態(tài)。熱穩(wěn)態(tài)的條件可表示為：QinputQgenerateQoutput0穩(wěn)態(tài)熱分析中任一節(jié)點的溫度不隨時間變化，穩(wěn)態(tài)熱分析的能量平衡方程（以矩陣的形式表示）：KTQ式中 K 為傳導(dǎo)矩陣，包括導(dǎo)熱系數(shù)、對流系數(shù)、輻射率和形狀系數(shù)；T 為節(jié)點溫度向量， Q 為節(jié)點熱流率向量，包括熱生成。瞬態(tài)傳熱過程是一個系統(tǒng)的加熱和冷卻過程，在這個過程中系統(tǒng)的溫度、熱流率、 熱邊界條件以及系統(tǒng)內(nèi)能都隨時間有明顯的變化。根據(jù)能量守恒原理， 瞬態(tài)熱平衡方程可表達(dá)為：&KTQC T式中 K 為傳導(dǎo)矩陣， 包括導(dǎo)熱系數(shù)、 對流系數(shù)、 輻射率和形狀系數(shù)；C 為比熱矩陣，考慮系統(tǒng)內(nèi)能的增加； T為節(jié)點溫度向量；&為溫度對時間的導(dǎo)數(shù)；Q 為節(jié)點熱流率T向量，包括熱生成。SF6 氣體對輻射的影響以及在溫度場分析作如何處理分析 550kV AIS/GIS 電子式電流互感器溫度場分析中的熱傳導(dǎo)方式以及熱源工況分析掌握利用 AUX12 進(jìn)行輻射熱分析表面效應(yīng)單元的應(yīng)用比熱容熱傳導(dǎo)系數(shù)零部件材料( J *kg 1K 1)(W *m 1 K 1發(fā)射率)導(dǎo)體5A029471560.31電連接5A027.1*10 102.70.315精選文檔蓋板5A027.1*10 102.70.31線圈殼體5A027.1*10 102.70.31固定大筒體5A027.1*10 102.