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会计学第一节基本概念及傅立叶定律三、温度梯度:导热系数的主要影响因素:温度、压力保温材料:平均温度不高于350℃W/m•K的材料第三节导热微分方程式根据能量守恒定律:导入和导出微元体的净热量+微元体中内热源的发热量=微元体热能(内能)的增加将微分的定义式:b.内热源的发热量:将a,b,c代入能量守恒定律,得出:在几种特殊条件下对导热微分方程式的简化:λ、ρ、c均为常数,稳态温度场,无内热源:三类边界(对流边界):第一章重点:第二章稳态导热第一节通过平壁的导热积分两次,得:2.多层平壁——可看作数个单层平壁相互串连二、第三类边界条件第二节通过复合平壁的导热一维简化的假设条件:组成复合平壁的各种不同材料的导热系数相差不是很大对于右图所示的复合平壁,有以下两种处理方法:两种处理方法结果并不完全相同,但均为合理结果原因:将二维导热问题简化为一维导热问题,无论采取简化方法,都必然会产生一定误差第三节通过圆筒壁的导热一、第一类边界条件1.单层圆筒壁:一维简化的假设条件——长度远大于壁厚,温度场轴对称常物性时导热微分方程组如下:将c1和c2代入导热微分方程,得到:得到:2.多层圆筒壁——可看作数个单层圆筒壁相互串连二、第三类边界条件三、临界热绝缘直径对dx求导并令其为0:需要考虑临界热绝缘直径的场合:第四节具有内热源的平壁导热积分两次,得:第五节通过肋壁的导热肋片置于管道外侧的原因:一、等截面直肋的导热进行负内热源处理后等截面直肋导热微分方程组如下:代入边界条件求出c1和c2,并代入通解,得出特解:肋高越大,肋的散热面积越大,因而采用增加肋高的方法可以增加肋的散热量。这种方法在实际换热器设计中是否可行?若可行,是否会有某些局限性?二、肋片效率根据肋片效率计算散热量的方法(查线图法):第六节通过接触面的导热接触热阻的影响因素:第七节二维稳态导热一维无限大平壁的形状因子:几种导热过程的形状因子第二章重点:第三章非稳态导热瞬态导热的例子第一节非稳态导热的基本概念t-x坐标系温度分布变化的三个阶段2.周期性导热:第二节无限大平壁的瞬态导热令:令:将方程代入边界条件:化简,得:将每个ε代入:将此结果代入初始条件:从而得出:二、正常情况阶段——Fo准则对温度分布的影响热流量计算式:热流量计算步骤三、集总参数法——Bi准则对温度分布的影响集总参数法的使用条件:当时,忽略物体内部导热热阻,物体温度均匀一致集总热容体的温度分布:四、不同加热方式下的无限大平壁瞬态导热第三节半无限大物体的瞬态导热二、第二类边界条件常物性时导热微分方程组如右:常热流密度边界条件下半无限大物体的温度分布:第四节其他形状物体的瞬态导热二、无限长直角柱体、有限长圆柱体和六面体——计算线图法+无量纲过余温度乘积叠加法无量纲过余温度的乘积叠加方法第五节周期性非稳态导热综合温度tc——考虑太阳辐射因素后室外空气的假想温度二、半无限大物体周期性变化边界条件下的温度波常物性时第一类边界条件下导热微分方程组如下:衰减度——三、周期性变化的热流波/第三章重点:第四章导热数值解法基础数值法求解物理问题的计算机原理:第一节建立离散方程的方法空间步长:Δx,Δy时间步长:Δτ二、建立离散方程的方法用节点(i,j)的温度来表示节点(i-1,j)的温度:同理可得:——对每个节点所代表的元体用傅立叶定律直接写出其能量守恒表达式第二节稳态导热的数值计算二、边界节点离散方程的建立——以右边界为例3.第三类边界条件:对流边界内部拐角节点热平衡:节点方程式推导实例——对流边界外部拐角节点三、节点离散方程组的求解——迭代法简单迭代法——每次迭代时使用上次迭代的结果高斯-赛德尔迭代法——将本次迭代的最新结果立刻代入本次迭代过程计算其他未知值第三节非稳态导热的数值计算二、隐式差分格式第四节常用算法语言和计算软件简介二、常用计算软件2.FLUENT——流体流动通用数值计算软件第四章重点:2.高斯-赛德尔迭代方法第五章对流换热分析常见对流换热设备:影响对流换热的因素Re增大——h增大三、流体的相变(凝结、沸腾、融化、凝固、升华、凝华)对流换热情况分类第二节对流换热微分方程组二、连续性方程推导依据——质量守恒定律三、动量微分方程式(N•S方程)推导依据——牛顿第二定律F=ma2.微元体所受的外力:(x,y两方向)将其代入Navier-Stokes方程,并采用连续方程化简,得到:四、能量微分方程式推导依据——内能增量=导热热量+对流热量:应用连续方程将其简化,得出:第三节边界层换热微分方程组2.流动边界层的5个特点:(4)流场分为主流区和边界层区,主流可忽略黏性,边界层考虑流体黏性3.不同流动模型下边