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稳态与瞬态传热分析-入门与应用

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:系统处于热稳态状态,通常指系统的净流入为零,即系统自身产生的热量加上流入系统的热量等于系统流出的热量。许多传热应用,如热处理问题、喷管、发动机堵塞、管路系统、压力容器等,都包含瞬态热分析。

稳态与瞬态传热分析-入门与应用

1.稳态传热分析

稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响。在稳态传热系统中各点的温度仅随着位置的变化而变化,不随时间变化。因此,单位时间通过传热面额定热量是一个恒量。

系统处于热稳态状态,通常指系统的净流入为零,即系统自身产生的热量加上流入系统的热量等于系统流出的热量。

稳态热分析的能量平衡方程以矩阵形式表示为

[KT)]{T}={QT)} (6-7)

式中,[K]为热传导矩阵,可以是常量或温度的函数,每种材料可输入温度相关的导热系数;{T}为节点温度向量;{Q}为节点热流率向量,可以是常量或温度的函数。在对流边界条件中可以输入温度相关的对流传热系数。(www.xing528.com)

2.瞬态热分析

瞬态热分析用于计算一个系统随时间变化的温度场及其他热参数。在瞬态传热过程中,系统的温度、热流率、热边界条件,以及系统内能不仅随着位置不同而不同,而且随时间变化而变化。在工程上一般用瞬态热分析计算温度场,并将之作为热载荷进行应力分析。许多传热应用,如热处理问题、喷管、发动机堵塞、管路系统、压力容器等,都包含瞬态热分析。

根据能量守恒原理,用矩阵形式表示的瞬态热通用方程如下:

式中,t为时间;{T}为节点温度向量;{T ·}为温度对时间的导数;[C]为比热矩阵,考虑系统内能的增加;[K]为热传导矩阵,{Q}为节点热流率负载向量。

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