对流一般作为面边界条件施加
TB
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B.热传递的三种类型-辐射

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从面 i 到面 j 的辐射热通量由施蒂芬-玻耳兹曼定律得出:
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
Q Ai Fij (Ti 4 T j4 ) heat flow rate fromsurfacei to surfacej Where, Stefan- Boltzmannconstant emissivity Ai area of surfacei Fij formfactorfromsurfacei to surfacej Ti absolutetemperatu re of surfacei T j absolutetemperatu re of surfacej
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
B.热传递的三种类型-传导

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传导引起的热通量流由传导的傅立叶定律决定：
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
q* Knn Where,
T heat flow rate perunit area indirection n n

i
j
在ANSYS中将辐射按表面现象处理(即体都假设为不透明)。
C.热力学第一定律

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能量守恒要求系统的能量改变与系统边界处传递的热和功数值相等。 能量守恒在一个微小的时间增量下可以表示为方程形式
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0

将其应用到一个微元体上，就可以得到热传导的控制微分方程。
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热分析
１．ANSYS热分析基础

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热分析目的
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
热分析用于计算一个系统和部件的温度分布及其它热物理参数,
如热量的获取或损失、热梯度、热流密度(热通量)等。

热传导的三种基本类型
1) 传导: 两个良好接触的物体之间或一个物体内部不同部分之间由于 温度梯度引起的能量交换。
• 吸收率
• 施蒂芬-玻耳兹曼常数 • 热导率 • 热流率 • 热流密度
q * heat flux q internal heat generation E energy
/volume
• 内部热生成 • 热(能量)
A.基本概念-国际单位
• • • • •
• • • •
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A.基本概念-英制单位
• • • • • • • • • 温度 热流率 热传导率 密度 比热 对流换热系数 热通量(热流密度) 温度梯度 内部热生成
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• Degrees F (or R) • BTU / hr • BTU / ( hr • inch • degree F ) • lbm / ( inch3 ) • BTU / ( lbm • degree F ) • BTU / ( hr • inch2 • degree F ) • BTU / ( hr • inch2 ) • degree F / inch • BTU / ( hr • inch3 )
Knn thermal conductivi tyindirection n T temperatu re T thermal gradient indirection n n
T
q*
dT dn

负号表示热量沿梯度的反向流动 (例如, 热量从热的部分流向冷的部分).
n
B.热传递的三种类型-对流
2) 对流:在物体和周围流体之间发生的热交换。
3) 辐射:一个物体或两个物体之间通过电磁波进行的能量交换。
A.基本概念-符号及意义
t time T temperatur e density c specific heat h f film coefficien
• 时间 • 温度
D.热传递分析的非线性
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• 当比热矩阵、热传导率矩阵和/或等效节点热流向量是温度的函数 时，分析就是非线性的，需要迭代求解平衡方程。如果所有三项 都是与温度有关的，那么控制方程可以写为如下形式:
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
• 下面几项都可以使得分析包括非线性: – 与温度相关的材料特性 – 与温度相关的对流换热系数 – 使用辐射单元 – 与温度相关的热源（热通量流） – 使用耦合场单元（假设载荷向量耦合）
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INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
• 密度
• 比热
t constant ty
• 对流换热系数
k Q
emissivity Stefan - Boltzmann thermal conductivi heat flow (rate)
温度 热流率 热传导率 密度 比热
对流换热系数 热通量(热流密度) 温度梯度 内部热生成
• Degrees C ( or K ) • Watts
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
• Watts/ ( meter.degree C ) • kilogram/ ( meter3 ) • ( Watt.sec ) / ( kilogram .degree C) • Watt/ ( meter2.degree C ) • Watt/ ( meter2 ) • degree C / meter • Watt/ ( meter3 )

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对流引起的热通量由冷却牛顿定律得出:
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
* q h T T ) heat flow rate per unit area between surface and fluid f( S B
Where, h convective film coefficien t f T surface temperatu re S T bulk fluid temperatu re B