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接触热阻详解

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一般认为接触面两侧的温度是一致的,即假定两层接触面之间保持了良好的接触。但在实际的工程应用中,任何两固体表面是无法做到百分百接触的,在相互接触的两个固体存在凸起点,限制了实际的接触,此时在接触面两侧存在一定的温度差,如下图所示

     在这种情况下,两壁面之间只有接触的地方才直接导热,在不接触处存在空隙,热量是通过充满空隙的流体的导热、对流和辐射的方式传递的,因而存在传热阻力,称为接触热阻,即Contact Thermal Resistance,单位是㎡·K/W。对于接触热阻的模拟,ANSYS使用接触导热系数来表征,单位是W/㎡·K对于单位面积上,接触热阻与热接触导热系数是互为倒数的关系。

ANSYS的热接触导热系数,支持绑定和非绑定接触模式。该参数的默认值是一个很大的值,即认为固体在界面处的温度是连续,该值越小,则固体界面之间的热阻越大,反之亦然。

下图给出了接触导热系数为1e6的温度场云图,由图可知,在界面位置的温度基本保持连续,热阻近似为0。

下图给出了接触导热系数为1的温度场云图,由图可知,在界面位置的温度基本是跳跃,不具备连续性。

    接触导热系数对界面的热传递影响非常大,那么如何获取该参数呢?目前可以通过近似公式获取,也可以通过实验测试获得界面的平均接触导热系数。目前ANSYS可以考虑接触压力对界面接触热阻(接触导热系数)的影响,可以通过定义函数或表格功能实现。

来源:ANSYS空间
ACTANSYS
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首次发布时间:2024-03-01
最近编辑:8月前
张老师
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