溫場(chǎng)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(gè)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(shí)，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(shí)際并不存在，所以現(xiàn)實(shí)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(duì)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(duì)流和熱輻射。茲分別簡(jiǎn)述如下：熱傳導(dǎo)：

2、物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，依靠分子、原子及自有電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱能傳遞稱為熱傳導(dǎo)，簡(jiǎn)稱導(dǎo)熱。通過對(duì)實(shí)際導(dǎo)熱問題的經(jīng)驗(yàn)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(shí)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(hào)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)時(shí)，熱量沿著軸增大的方向傳遞；當(dāng)時(shí)，熱量沿著軸減小的方向傳遞。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)微分方程作如下詳細(xì)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、微元平面

3、的熱量分別是：導(dǎo)出、微元平面的熱量亦可根據(jù)傅里葉定律寫出如下：對(duì)于微元體，按照能量守恒定律，在任一時(shí)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)能增量其他兩項(xiàng)的表達(dá)式為微元體熱力學(xué)能增量=微元體內(nèi)熱源生成熱=由以上公式得：熱輻射：物體通過電磁波傳遞能量的方式稱為輻射。物體會(huì)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(shí)間內(nèi)發(fā)出的熱輻射熱量由斯忒藩玻耳茲曼定律揭示：式中 輻射表面

4、積，； 斯忒藩玻耳茲曼常量，其值為； 黑體的熱力學(xué)溫度，。實(shí)際物體的熱輻射熱量采用斯忒藩玻耳茲曼定律的經(jīng)驗(yàn)修正公式：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(shí)際物體對(duì)輻射能的吸收（吸收比）：?jiǎn)挝粫r(shí)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(duì)投入輻射所吸收的百分?jǐn)?shù)稱為該物體的吸收比。實(shí)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。基爾霍夫定律揭示了實(shí)際物體輻射力與吸收比之間的關(guān)系，其關(guān)系式如下：實(shí)際物體輻射力

5、=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ANSYS代號(hào)熱分析符號(hào)及單位項(xiàng)目國(guó)際單位ANSYS代號(hào)長(zhǎng)度時(shí)間質(zhì)量溫度力熱量熱流率熱流密度生熱率導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流系數(shù)密度比熱焓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(gè)節(jié)點(diǎn)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：是物體邊界；為已知溫度；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：為已知熱流密度；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

6、公式表示為：為流體介質(zhì)的溫度；為換熱系數(shù)；和可以是常數(shù)，也可以是隨時(shí)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(shí)物體在整個(gè)區(qū)域中所具有的溫度為已知值，用公式表示為：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，則系統(tǒng)處于熱穩(wěn)態(tài)。熱穩(wěn)態(tài)的條件可表示為：穩(wěn)態(tài)熱分析中任一節(jié)點(diǎn)的溫度不隨時(shí)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）：式中為傳導(dǎo)矩陣，包括導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流系數(shù)、輻射率和形狀系數(shù)；為節(jié)點(diǎn)溫度向量，為節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包括熱生成。瞬態(tài)傳熱過程是一個(gè)系統(tǒng)的加熱和冷卻過程，在這個(gè)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(shí)間

7、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：式中為傳導(dǎo)矩陣，包括導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流系數(shù)、輻射率和形狀系數(shù)；為比熱矩陣，考慮系統(tǒng)內(nèi)能的增加；為節(jié)點(diǎn)溫度向量；為溫度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)；為節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包括熱生成。氣體對(duì)輻射的影響以及在溫度場(chǎng)分析作如何處理分析550kV AIS/GIS電子式電流互感器溫度場(chǎng)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)用零部件材料比熱容()熱傳導(dǎo)系數(shù)()發(fā)射率導(dǎo)體5A029471560.31電連接5A027.1*10102.70.31蓋板5A027.1*10102.70.31線圈殼體5A027.1*10102.70.31固定大筒體5A027.1*10102.70.31過渡筒體5A027.1*10102.