[工學(xué)]第三章非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱(已修改)
2024-12-19 23:50 本頁面
【正文】 第三章 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 動力工程系 １、重點(diǎn)內(nèi)容： ① 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本概念及特點(diǎn)； ② 集總參數(shù)法的基本原理及應(yīng)用； ③ 一維及二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題。 2 、掌握內(nèi)容： ① 確定瞬時溫度場的方法； ② 確定在一時間間隔內(nèi)物體所傳導(dǎo)熱 量的計算方法。 3 、了解內(nèi)容： 無限大物體非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本特點(diǎn)。 167。 31 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本概念 1 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的定義 物體的溫度隨時間而變化的導(dǎo)熱過程稱非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。 2 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分類 周期性非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱： 物體的溫度隨時間而作周期性的變化 瞬態(tài)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱： 物體的溫度隨時間的推移逐漸趨近于恒定的值 著重討論瞬態(tài)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 3 溫度分布： Dt 1t 0HCBAEFG4 兩個不同的階段 非正規(guī)狀況階段 (右側(cè)面不參與換熱 )： 溫度分布顯現(xiàn)出部分為非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱規(guī)律控制區(qū)和部分為初始溫度區(qū)的混合分布，即：在此階段物體溫度分布受 t 分布的影響較大 正規(guī)狀況階段 (右側(cè)面參與換熱 )： 當(dāng)右側(cè)面參與換熱以后，物體中的溫度分布不受 to 影響，主要取決于邊界條件及物性，此時，非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程進(jìn)入到正規(guī)狀況階段。 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(dǎo)熱過程的三個階段 二類非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的區(qū)別： 前者存在著有區(qū)別的兩個不同階段，而后者不存在。 5 熱量變化 Φ1－－板左側(cè)導(dǎo)入的熱流量 Φ2－－板右側(cè)導(dǎo)出的熱流量 6 學(xué)習(xí)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的目的： (1) 溫度分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(dǎo)熱的導(dǎo)熱微分方程式： ) 。 ),( ?? f(Φzyxft ????????????????????? ?)()()( ztzytyxtxtc ?????(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(xué)模擬 討論物體處于恒溫介質(zhì)中的第三類邊界條件問題 在第三類邊界條件下，確定非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱物體中的溫度變化特征與邊界條件參數(shù)的關(guān)系。 已知： 平板厚 、初溫 、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) h 、平板導(dǎo)熱系數(shù) ，將其突然置于溫度為 的流體中冷卻。 ?20t? ?t由于面積熱阻與的相對大小的不同，平板中溫度場的變化會出現(xiàn)以下三種情形： 1 / /h ????（ 1） ?th/1 這時，由于表面對流換熱熱阻 幾乎可以忽略，因而過程一開始平板的表面溫度就被冷卻到 。并隨著時間的推移，整體地下降，逐漸趨近于 。 / 1 / h?? ??（ 2） ??/?t 這時，平板內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻 幾乎可以忽略，因而任一時刻平板中各點(diǎn)的溫度接近均勻，并隨著時間的推移，整體地下降，逐漸趨近于 。 ?t 這時，平板中不同時刻的溫度分布介于上述兩種極端情況之間。 /?? 1/h（ 3） 與 的數(shù)值比較接近 由此可見，上述兩個熱阻的相對大小對于物體中非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的溫度場的變化具有重要影響。為此，我們引入表征這兩個熱阻比值的無量綱數(shù) 畢渥數(shù) ： 1）畢渥數(shù)的定義： 1 hBi h? ? ????畢渥數(shù)屬特征數(shù)（準(zhǔn)則數(shù)）。 2） Bi 物理意義： Bi 的大小反映了物體在非穩(wěn)態(tài)條件下內(nèi)部溫度場的分布規(guī)律。 3 ）特征數(shù)（準(zhǔn)則數(shù)
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