仿趣說|導熱係數與對流傳熱係數

2021-02-18 仿趣科技

對於仿真模擬中的傳熱分析而言,真正搞懂這兩個概念是關鍵。

導熱係數有個別名,叫熱導率。

首先我們要清楚其物理意義:

    單位溫度梯度(1K/m)時的導熱通量(W/㎡)。即1m厚的材料,兩側表面的溫差為1K,在1s內,通過1平方米麵積所傳遞的熱量,單位為W/(m·K)。用λ表示。

    導熱係數與材料的組成結構、密度、含水率、溫度等因素有關,是反映材料熱性能的重要物理量。

q=dQ/dA=-λ·∂t/∂x

    在導熱現象中,單位時間內通過給定截面的熱量,正比例於垂直於該界面方向上的溫度變化率和截面面積,而熱量傳遞的方向則與溫度升高的方向相反。

對流傳熱係數也有個別名,叫表面換熱係數。

    它是指在穩定傳熱條件下,兩側空氣溫差為1K,1s內通過1平方米麵積傳遞的熱量,單位是W/(m^2·K)用α表示。

    對流傳熱係數不是描述物質特性的物理量,它會隨著不同的外界條件而發生變化,例如溫度,流速,流量等,是一個工程上的概念。

Q=α(tw-t)A

   溫度高於周圍環境的物體向周圍媒質傳遞熱量逐漸冷卻時所遵循的規律。當物體表面與周圍存在溫度差時,單位時間從單位面積散失的熱量與溫度差成正比。α=λ/δ

δ為層流膜的厚度,它是一個虛擬的當量流體膜,因此也把對流傳熱係數α稱為膜係數(這也是abaqus中film coefficient的由來)。而實際上並不存在這一層流膜,δ也不等於層流內部的厚度,引入此概念只是為簡化過程。

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