有限元分析丨惯性释放

热传递三种形式：热传导、热对流和热辐射，会一点点写，首先写一下热传导。本文根据《传热学》第二章内容进行整理。1 导热机理① 气体、液体和固体的导热机理是不同的； ② 气体，是分子无规则运动互相碰撞的结果，温度越高，分子运动越激烈，动能越大，热量从高温区域处传递到低温区域； ③ 导电固体中存在大量自由电子，材料粒子通过键相互连接，形成晶格结构，粒子振动穿过晶格导致热能从较高区域重新分配到能量较低区域；a. 原子键越“硬”，晶格结构越规则，能量越振动，越容易在原子间传递； b. 金属材料中含有电子可以穿过晶格，与其他粒子碰撞，并在碰撞中重新分配能量；c. 金属同时受到自由电子运动和原子晶格振动综合效应，金属是优秀的导热体。2 温度场物体中存在温度的场，称为温度场。物体温度场是坐标与时间的函数t=f（x,y,z,τ）稳态温度分布表达式简化为t=f（x,y,z）温度仅在一个坐标方向有变化的温度场称为一维稳定温度场。温度场中同一瞬间相同温度各点连成的面称为等温面，在任何一个二维的截面上等温面表现为等温线。注意：热传导总是由温差驱动，这意味着热量不是沿着等温线流动，而是垂直于等温线流动。 3 热传导方程傅里叶定律 q=-kA(dT/dx）式中：q-热流密度，单位W/m2； k-导热系数，单位W/（m.K）；A-垂直于热传导方向横截面积，单位m2；dT/dx-物体沿x方向温度变化率。若是线性变化的 q=-kA（（T2-T1）/L）导热系数取决于物质的种类和温度等因素。 ① 气体、液体、非金属导热系数比较低，这是因为分子间距离大，热能不容易传输。注意：钻石（2000）是非金属，但导热系数高 ② 大多数材料的导热系数和温度呈线性关系③ 常温下纯铜的热导率高达 385 W/(m.℃） ，纯铝的热导率为 236W/(m.℃），但铝的密度低，在散热结构设计时，主要选择铝/铝合金作为散热器。④ 常见材料导热系数铝合金：120~190 ，镁合金：80~120， 陶瓷（Al2O3） ：17~25环氧树脂：0.3~0.4 ，黄铜 ：80~120 ，因瓦合金 ：16 ，钛合金 ：5~10空气：0.026，气凝胶：0.018，水：0.5981807年傅里叶在《关于热传导的研究报告》中提出不连续的物质和特殊形状的连续体中的热扩散问题，基本方程为热扩散系数，是理解热传导时，特别重要的一个系数。 简单来讲，热扩散系数α越大，热扩散能力越好，物体温度一致性越好，反之亦然。 注意：评价材料热变形能力有两个系数①稳态热变形系数：导热系数比热膨胀系数，该值越大抵抗稳态热变形能力越强②瞬态热变形系数：热扩散系数比热膨胀系数，该值越大抵抗瞬态热变形能力越强。这两个系数，在热仿真变形仿真中十分重要。4 从数学角度理解傅里叶定律这部分原本准备了一些内容，但在b站看到一个视频： 《热传导方程的直观解释》，讲的太直观了，于是放弃写了。 强烈推荐看看这个小姐姐的讲解热传导方程。 来源：认真的假装VS假装的认真