一固体壁面与流体相接触,内部的温度变化遵循热传导方程,其边界条件为()。
A 、
B 、
C 、
D 、
【正确答案:A】
给定边界周围流体温度和边界面与流体之间的表面传热系数,利用第三类边界条件,可得对流边界条件式为:。
在任何温度下没有给定热流并没有外部热流的表面,默认条件下是表面热流q=0,即没有通过表面的热流,也就是理想绝热。此自然(无热载荷)边界条件用于施加对称边界条件的时候。在不设置边界条件情况下,默认为边界绝热条件。
1、Temperature(温度)
温度边界条件,可设定在点、线、面、体上。例如一物体某一面保持在某一恒温边界条件下。
2、Connector material flow(连接器材料流动)
一般在使用FLOW-CONVERTER、SLIPRING两个链接器时会用到Connector material flow参数。后期用到会继续讲。
3、Submodel(子模型)
此部分在使用子模型分析时会用到。
扩展资料
在绝大多数情况下,分析的热传导问题都带有对流和/或辐射边界条件。
热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换。
热传导遵循傅里叶定律:式中为热流密度(W/m2),为导热系(W/m-℃),“-”表示热量流向温度降低的方向。热传导的典型的是,热通量正比于温度梯度。
参考资料来源:百度百科-热传导
导热微分方程是对导热物体内部温度场内在规律的描述,适用于所有导热过程。
基本介绍中文名 :导热微分方程 外文名 :Differential heat conduction equation 提出者 :傅立叶 套用学科 :物理 适用领域范围 :传热学 热力学 导热微分方程和傅立叶定律,导热系数,初始条件和边界条件, 导热微分方程和傅立叶定律 傅立叶定律是在实验的基础上建立起来的,它指出,导热热流密度的大小与温度梯度的绝对值成正比,其方向与温度梯度的方向相反 (1-1) 因为热量传递方向与温度梯度的方向相反,所以等式中有一负号,傅立叶定律的本质是说,在有温度差的物系内部,热流总是朝着温度降低的方向。 当给定导热面上热流密度相等时 (1-2) 傅立叶定律揭示了连续温度场内热流密度与温度梯度的关系。对于一维稳态导热问题可直接利用傅立叶定律积分求解,求出导热热流量。但由于傅立叶定律未能揭示各点温度与其相邻点温度之间的关系,以及此刻温度与下一时刻温度的联系,对于多维稳态导热和一维及多维非稳态导热问题都不能直接利用傅立叶定律积分求解。导热微分方程揭示了连续物体内的温度分布与空间坐标和时间的内在联系,使上述导热问题求解成为可能。 根据傅立叶定律和能量守恒方程,可以推得直角坐标下的导热微分方程 (1-3) 式中,a为热扩散率,又称导温系数, , /s; 为单位时间内、单位体积中内热源生成的热量,W/ 。 导热微分方程是对导热物体内部温度场内在规律的描述,适用于所有导热过程,要获得特定情况下导热问题的解,必须附加该情况下的限制条件,这些条件称为定解条件。定解条件包括时间条件和边界条件。所以,导热问题完整的数学描述包括导热微分方程和相应的定解条件。时间条件给定某一时刻导热物体内的温度分布,称为初始条件。稳态导热时,导热物体内的温度分布不随时间变化,初始条件没有意义,所以非稳态导热才有初始条件。边界条件是指导热物体边界处的温度或表面传热情况。边界条件通常分为三类:
(1)第一类边界条件:给定物体边界上任何时刻的温度分布。 (1-4) (2)第二类边界条件:给定物体边界上的热流密度分布。 (1-5) (3)第三类边界条件:给定物体边界与周围流体间的表面传热系数h及流体的温度 。 (1-6) 以上三类边界条件之间有一定的联系。当物体边界温度等于流体温度,第三类边界条件变成第一类边界条件。边界面的表面传热系数h为零,第三类边界条件变成特殊的第二类边界条件——物体边界面绝热。 导热系数 导热系数是物质的一个物性参数,表示物质导热能力的大小。由式(1-1)得 即导热系数的数值等于温度梯度为1K/m时,单位时间内通过单位面积的导热量。不同物质的导热系数彼此不同,即使是同一物质,导热系数的值也随压力、温度以及该物质内部结构、温度等因素而变化。物质的导热系数通常由实验确定。 各种物质导热系数的范围为:气体0.006~0.6W/ ;液体0.07~0.7W/ ;金属6~470W/ ;保温与建筑材料0.02~3W/ 。 W/ 的材料,常称作绝热保温材料,如石棉、膨胀珍珠岩、玻璃纤维制品等。 金属材料的导热系数比非金属材料高,纯金属的导热系数又比合金高,各种纯金属中以银的导热系数为最高。通常,气体的导热系数为最小,而且在较大的压力范围内,气体的导热系数只是温度的函式,与压力无关。除液态金属,液体材料中的水的导热系数是最大的。 各种材料的导热系数随温度变化的规律不尽相同。纯金属的导热系数一般只随温度升高而下降。气体的导热系数随温度的升高而增大。除水和甘油外,一般液体的导热系数一般随温度的升高而减小。保温与建筑材料的导热系数大多数随温度升高而增大,还与材料的结构、孔隙度、密度和湿度有关。 在一定温度范围内,大多数工程材料的导热系数可以近似认为是温度的线性函式,即 式中, 为0℃时按上式计算的导热系数(一般,它并非0℃时的实际值);b为由实验确定的常数。 初始条件和边界条件 热传导方程式中有对时间的一阶偏导,因此,在求非稳态导热时要有初始条件,常用的初始条件为: (在V内)(1-7) 式中, ——t=0时的温度分布状态; V——体域。 传热问题中常见的几种边界条件如下:
(1)给出温度值的边界 : (对于t>0,在 上) (1-8) (2)给出热通量Q的边界 : (在 上) (1-9) 式中, ——边界外法向的方向余弦。
(3)给出热损失的边界 : (在 上) (1-10) 式中,h——放热系数; ——环境温度。