《[工學]非穩(wěn)態(tài)導熱》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第三章　非穩(wěn)態(tài)導熱1第三章非穩(wěn)態(tài)導熱§3-1非穩(wěn)態(tài)導熱的基本概念1非穩(wěn)態(tài)導熱的定義.2非穩(wěn)態(tài)導熱的分類周期性非穩(wěn)態(tài)導熱(定義及特點)瞬態(tài)非穩(wěn)態(tài)導熱(定義及特點)2第三章非穩(wěn)態(tài)導熱著重討論瞬態(tài)非穩(wěn)態(tài)導熱3溫度分布：3第三章非穩(wěn)態(tài)導熱4兩個不同的階段非正規(guī)狀況階段(不規(guī)則情況階段)正規(guī)狀況階段(正常情況階段)溫度分布主要取決于邊界條件及物性溫度分布主要受初始溫度分布控制非正規(guī)狀況階段（起始階段）、正規(guī)狀況階段、新的穩(wěn)態(tài)導熱過程的三個階段4第三章非穩(wěn)態(tài)導熱5熱量變化Φ1－－板左側(cè)導入的熱流量Φ2－－板右側(cè)導出的熱流量5第三章非穩(wěn)態(tài)導熱6學習非穩(wěn)態(tài)導熱的目的：(1)溫度分

2、布和熱流量分布隨時間和空間的變化規(guī)律(2)非穩(wěn)態(tài)導熱的導熱微分方程式：(3)求解方法：分析解法、近似分析法、數(shù)值解法分析解法：分離變量法、積分變換、拉普拉斯變換近似分析法：集總參數(shù)法、積分法數(shù)值解法：有限差分法、蒙特卡洛法、有限元法、分子動力學模擬6第三章非穩(wěn)態(tài)導熱7畢渥數(shù)本章以第三類邊界條件為重點。(1)問題的分析如圖所示，存在兩個換熱環(huán)節(jié)：tfhtfhxt??0?tfhxt?0a流體與物體表面的對流換熱環(huán)節(jié)b物體內(nèi)部的導熱(2)畢渥數(shù)的定義：7第三章非穩(wěn)態(tài)導熱無量綱數(shù)當時，，因此，可以忽略對流換熱熱阻當時，，因此，可以忽略導熱熱阻？？(3)Bi數(shù)對溫度分布的影

3、響8第三章非穩(wěn)態(tài)導熱Bi準則對溫度分布的影響B(tài)i準則對無限大平壁溫度分布的影響9第三章非穩(wěn)態(tài)導熱(4)無量綱數(shù)的簡要介紹基本思想：當所研究的問題非常復雜，涉及到的參數(shù)很多，為了減少問題所涉及的參數(shù)，于是人們將這樣一些參數(shù)組合起來，使之能表征一類物理現(xiàn)象，或物理過程的主要特征，并且沒有量綱。因此，這樣的無量綱數(shù)又被稱為特征數(shù)，或者準則數(shù)，比如，畢渥數(shù)又稱畢渥準則。以后會陸續(xù)遇到許多類似的準則數(shù)。特征數(shù)涉及到的幾何尺度稱為特征長度，一般用符號l表示。對于一個特征數(shù)，應該掌握其定義式＋物理意義，以及定義式中各個參數(shù)的意義。10第三章非穩(wěn)態(tài)導熱§3-2集總參數(shù)法的簡化分析

4、1定義：忽略物體內(nèi)部導熱熱阻、認為物體溫度均勻一致的分析方法。此時，，溫度分布只與時間有關(guān)，即，與空間位置無關(guān)，因此，也稱為零維問題。2溫度分布如圖所示，任意形狀的物體，參數(shù)均為已知。將其突然置于溫度恒為的流體中。11第三章非穩(wěn)態(tài)導熱當物體被冷卻時（t>t?）,由能量守恒可知方程式改寫為：，則有初始條件控制方程12第三章非穩(wěn)態(tài)導熱積分????過余溫度比其中的指數(shù)：13第三章非穩(wěn)態(tài)導熱是傅立葉數(shù)物體中的溫度呈指數(shù)分布方程中指數(shù)的量綱：14第三章非穩(wěn)態(tài)導熱即與的量綱相同，當時，則此時，上式表明：當傳熱時間等于時，物體的過余溫度已經(jīng)達到了初始過余溫度的36.8％。稱為時

5、間常數(shù)，用表示。15第三章非穩(wěn)態(tài)導熱應用集總參數(shù)法時，物體過余溫度的變化曲線16第三章非穩(wěn)態(tài)導熱如果導熱體的熱容量（?Vc）小、換熱條件好（h大），那么單位時間所傳遞的熱量大、導熱體的溫度變化快，時間常數(shù)(?Vc/hA)小。對于測溫的熱電偶節(jié)點，時間常數(shù)越小、說明熱電偶對流體溫度變化的響應越快。這是測溫技術(shù)所需要的（微細熱電偶、薄膜熱電阻）工程上認為?=4?Vc/hA時導熱體已達到熱平衡狀態(tài)17第三章非穩(wěn)態(tài)導熱3瞬態(tài)熱流量：導熱體在時間0~?內(nèi)傳給流體的總熱量：當物體被加熱時(t

6、越大，熱擾動就能越深入地傳播到物體內(nèi)部，因而，物體各點地溫度就越接近周圍介質(zhì)的溫度。19第三章非穩(wěn)態(tài)導熱采用此判據(jù)時，物體中各點過余溫度的差別小于5%對厚為2δ的無限大平板對半徑為R的無限長圓柱對半徑為R的球5集總參數(shù)法的應用條件是與物體幾何形狀有關(guān)的無量綱常數(shù)20第三章非穩(wěn)態(tài)導熱§3-3無限大平壁的瞬態(tài)導熱1.無限大的平板的分析解λ=consta=consth=const因兩邊對稱，只研究半塊平壁21第三章非穩(wěn)態(tài)導熱此半塊平板的數(shù)學描寫：導熱微分方程初始條件邊界條件(對稱性)22第三章非穩(wěn)態(tài)導熱引入變量－－過余溫度令上式化為：23第三章非穩(wěn)態(tài)導熱用分離變量法可得

7、其分析解為：*24第三章非穩(wěn)態(tài)導熱為畢渥準則數(shù)，用符號Bi表示25第三章非穩(wěn)態(tài)導熱因此是F0,Bi和　函數(shù)，即26第三章非穩(wěn)態(tài)導熱2.非穩(wěn)態(tài)導熱的正規(guī)狀況對無限大平板當　　　取級數(shù)的首項，板中心溫度，誤差小于1%27第三章非穩(wěn)態(tài)導熱與時間無關(guān)28第三章非穩(wěn)態(tài)導熱若令Q為內(nèi)所傳遞熱量--時刻z的平均過余溫度考察熱量的傳遞Q0--非穩(wěn)態(tài)導熱所能傳遞的最大熱量29第三章非穩(wěn)態(tài)導熱§3-4半無限大的物體的瞬態(tài)導熱半無限大物體的概念引入過余溫度問題的解為誤差函數(shù)無量綱變量30第三章非穩(wěn)態(tài)導熱誤差函數(shù)：令說明：(1)無量綱溫度僅與無量綱坐標?有關(guān)(2)一旦物體表面發(fā)生了一個熱

8、擾動，無論