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如何使用ANSYS Fluent进行热分析?

2018/4/24    来源:湃睿科技    作者:佚名      
关键字:ANSYS Fluent  热分析  
本文首先介绍了热能传递的三种基本方式,然后详细阐释了如何使用ANSYS Fluent进行热分析?

1.基本概念:

    热能的传递有三种基本的方式:热传导,热对流,热辐射。

传热方式示意

图1 传热方式示意

    1.1 热传导

    物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递称为热传导。导热的基本定率被总结为傅立叶定率:

傅立叶定率

    其中,Φ为热流量,单位为W,λ为导热系数,单位为W/(m·K),A为面积,T为温度。

    一般而言,气体的导热系数值约在0.006-0.6W/(m·K)之间,其值随着温度的升高而增大。液体的导热系数约在0.07-0.7W/(m·K)之间,除了水和某些水溶液及甘油外,绝大多数液体的导热系数会随着温度的升高而减小。

    1.2 热对流

    由于流体的宏观运动而引起民的流体各部分之间发生相对位移,冷热流体相互掺混所导致的热量传递过程称为热对流。需要说明的是热对流只能发生在流体当中,而且由于流体中的分子同时在进行着不规则的热运动,因而热对流必然伴随着热传导。工程中感兴趣的是流体流对一个物体表面时流体与物体表面之间的热量传递过程,我们称之为对流传热,以区别于一般意义上的热对流。实际上,我们平时所说的热对流也指这种情况。根据引起流动的原因来划分,对流传热可以区分为自然对流和强制对流两大类。对流传热的基本计算公式为牛顿冷却公式:

牛顿冷却公式

    其中,h为表面传热系数,也被称为对流换热系数,单位为W/(m2·K)。

    1.3 热辐射

    物体由于热的原因而发出辐射能的现象我们称之为热辐射。理论上讲,只要物体的温度高于绝对零度(0K),物体就会不断的把热能变为辐射能,向外发出热辐射。热辐射的基本计算公式为斯忒藩-玻耳兹曼定律,又称为四次方定律:

四次方定律

    其中,ε为物体的发射率,也称为黑度,其值总小于1,σ为斯忒藩-玻耳兹曼常量,它是个自然常数,其值为5.67e-08W/(m2·K4),T为热力学温度,单位K。

    以上为三种基本传热方式的介绍,在实际问题中,这些方式往往不是单独出现的,很可能是多种传热方式的组合形式。

责任编辑:程玥
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