1、No Boun dariesANSYS熱分析指南第二章傳熱學基礎知識與ANSYS熱分析、符號與單位項目國際單位英制單位ANSYS代號長度mft時間ss質(zhì)量Kglbm溫度CoF力NIbf能量（熱量）JBTU功率（熱流率）WBTU/sec熱流密度W/m 2BTU/sec-ft 2生熱速率3W/m3BTU/sec-ft導熱系數(shù)W/m- CBTU/sec-ft- oFKXX對流系數(shù)W/m2-CBTU/sec-ft 2-oFHF密度Kg/m 3lbm/ft 3DENS比熱J/Kg- CBTU/lbm- oFC焓3J/m3BTU/ftENTH二、傳熱學經(jīng)典理論回顧熱分析遵循熱力學第一定律，即能量守恒定律：

2、對于一個封閉的系統(tǒng)（沒有質(zhì)量的流入或流出Q _W = V KE PE式中：Q熱量；W 作功；U系統(tǒng)內(nèi)能；=KE系統(tǒng)動能；PE 系統(tǒng)勢能； 對于大多數(shù)工程傳熱問題：KE = PE = 0 ;通常考慮沒有做功：W =0,則：Q = U ;對于穩(wěn)態(tài)熱分析：Q = AU二0，即流入系統(tǒng)的熱量等于流出的熱量；-J I I對于瞬態(tài)熱分析：q = ,即流入或流出的熱傳遞速率q等于系統(tǒng)內(nèi)能的變化。dt三、熱傳遞的方式1、熱傳導熱傳導可以定義為完全接觸的兩個物體之間或一個物體的不同部分之間由于溫度梯度而引起的內(nèi)能的交換。熱傳導遵循付里葉定律：q = -k，式中q "為熱流dx密度（W/m2）, k為導

3、熱系數(shù)（ W/m- C）, “ -”表示熱量流向溫度降低的方向。2、熱對流熱對流是指固體的表面與它周圍接觸的流體之間，由于溫差的存在引起的熱量的交換。熱對流可以分為兩類：自然對流和強制對流。熱對流用牛頓冷卻方程來描述：q“= h（TS -Tb），式中h為對流換熱系數(shù)（或稱膜傳熱系數(shù)、給熱系數(shù)、膜系數(shù)等），TS為固體表面的溫度，TB為周圍流體的溫度。3、熱輻射熱輻射指物體發(fā)射電磁能，并被其它物體吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬臒崃拷粨Q過程。物體溫度越高，單位時間輻射的熱量越多。熱傳導和熱對流都需要有傳熱介質(zhì)，而熱輻射無須任何介質(zhì)。實質(zhì)上，在真空中的熱輻射效率最高。在工程中通常考慮兩個或兩個以上物體之間的輻射，系統(tǒng)

4、中每個物體同時輻射并吸收熱量。它們之間的凈熱量傳遞可以用斯蒂芬一波爾茲曼方程來計算： q - A1F12（T14 -T24），式中q為熱流率，；為輻射率（黑度），二為斯蒂芬波爾茲曼常數(shù)，約為5.67 X 10-8W/m2.K4, A1為輻射面1的面積，F(xiàn)12為由輻射面 1到輻射面2的形狀系數(shù)，T1為輻射面1的絕對溫度，T2為輻射面 2的絕對溫度。由上式可以看出，包含熱輻射的熱分析是高度非線性的。四、穩(wěn)態(tài)傳熱如果系統(tǒng)的凈熱流率為0, 即流入系統(tǒng)的熱量加上系統(tǒng)自身產(chǎn)生的熱量等于流出系統(tǒng)的熱量：q流入+q生成-q流出=0,則系統(tǒng)處于熱穩(wěn)態(tài)。在穩(wěn)態(tài)熱分析中任一節(jié)點的溫度不隨時間變化。穩(wěn)態(tài)熱分析的能量平

5、衡方程為（以矩陣形式表示）kXt = q式中：l-K 1為傳導矩陣，包含導熱系數(shù)、對流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；T'為節(jié)點溫度向量；Q 為節(jié)點熱流率向量，包含熱生成；ANSYS利用模型幾何參數(shù)、材料熱性能參數(shù)以及所施加的邊界條件，生成'-K L門以及。五、瞬態(tài)傳熱瞬態(tài)傳熱過程是指一個系統(tǒng)的加熱或冷卻過程。在這個過程中系統(tǒng)的溫度、熱流率、熱邊界條件以及系統(tǒng)內(nèi)能隨時間都有明顯變化。 根據(jù)能量守恒原理，瞬態(tài)熱平衡可以表達為（以 矩陣形式表示）：匕1（ +又肝 = 3式中：I.K 1為傳導矩陣，包含導熱系數(shù)、對流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；C 1為比熱矩陣，考慮系統(tǒng)內(nèi)能的增加；T'為節(jié)點溫度向量；T為溫度對時間的導數(shù) ；Q為節(jié)點熱流率向量，包含熱生成。六、線性與非線性如果有下列情況產(chǎn)生，則為非線性熱分析： 、材料熱性能隨溫度變化，女口K(T),C(T)等； 、邊界條件隨溫度變化，如h(T)等； 、含有非線性單元； 、考慮輻射傳熱非線性熱分析的熱平衡矩陣方程為：I.C T 汁】K T - Q T 1七、邊界條件、初始條件ANSYS熱分析的邊界條件或初始條件可分為七種：溫度、熱流率、熱流密度、 對流、輻射、絕熱、生熱。八、熱分析誤差估計僅用于評估由于網(wǎng)格密度不夠帶來