ANSYS热分析指南与经典案例(3)

ansys热分析学习的好材料并有经典教程

密度（W/m2），k为导热系数（W/m-℃），“-”表示热量流向温度降低的方向。

2、热对流

热对流是指固体的表面与它周围接触的流体之间，由于温差的存在引起的热量的交换。热对流可以分为两类：自然对流和强制对流。热对流用牛顿冷却方程来描述：q h(TS TB)，式中h为对流换热系数（或称膜传热系数、给热系数、膜系数等），TS为固体表面的温度，TB为周围流体的温度。

3、热辐射

热辐射指物体发射电磁能，并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程。物体温度越高，单位时间辐射的热量越多。热传导和热对流都需要有传热介质，而热辐射无须任何介质。实质上，在真空中的热辐射效率最高。

在工程中通常考虑两个或两个以上物体之间的辐射，系统中每个物体同时辐射并吸收热量。它们之间的净热量传递可以用斯蒂芬—波尔兹曼方程来计算：

， 为斯蒂芬－波尔 A1F12(T1 T2)，式中q为热流率， 为辐射率（黑度）

兹曼常数，约为5.67×10-8W/m2.K4，A1为辐射面1的面积，F12为由辐射面1到辐射面2的形状系数，T1为辐射面1的绝对温度，T2为辐射面2的绝对温度。由上式可以看出，包含热辐射的热分析是高度非线性的。

4

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四、稳态传热

如果系统的净热流率为０，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量：q

流入

+q

生成

-q

流出

=0，则系统处于热稳态。在稳态热分析中任一节点的温度不随时间变

化。稳态热分析的能量平衡方程为（以矩阵形式表示）

K T Q

式中： K 为传导矩阵，包含导热系数、对流系数及辐射率和形状系数；

T 为节点温度向量；

Q 为节点热流率向量，包含热生成；

ANSYS利用模型几何参数、材料热性能参数以及所施加的边界条件，生成 K 、

T 以及 Q 。

五、瞬态传热

瞬态传热过程是指一个系统的加热或冷却过程。在这个过程中系统的温度、热流率、热边界条件以及系统内能随时间都有明显变化。根据能量守恒原理，瞬态热平衡可以表达为（以矩阵形式表示）：

K T Q C T

式中:

K 为传导矩阵，包含导热系数、对流系数及辐射率和形状系数；

C 为比热矩阵,考虑系统内能的增加; T 为节点温度向量；

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