温度场数值计算第1弹~
摘要
本文介绍了热能的三种基本传递方式：热传导、热对流和热辐射。热传导是物体内部微观粒子热运动引起的热能传递，其强度与导热系数、温度梯度和导热面积相关；热对流则是流体各部分间相对位移引起的热量传递，可自然发生或强制进行；热辐射则是物体通过电磁波传递能量的方式。传热场计算需考虑这些传热方式，并需设定合适的边界条件，如热平衡方程，以进行准确的传热场计算。
正文
计算
传热场理论
热能的传递有三种基本方式：热传导、热对流、热辐射。
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成为热传导。热传导的基本公式是傅里叶定律：在单位时间内热传导方式传递的热量与垂直于热流的截面积成正比，与温度梯度成正比，负号表示导热方向与温度梯度方向相反，其表达式为：
其中Q表示热流量，单位为W; dT/dx为温度梯度，单位为°C/m ;A为导热面积，单位为m2；λ为材料的导热系数，又称热导率，单位为W/(m°C) ，导热系数是材料的固有属性，导热系数越大，表示材料的传热性能越好。
热
对
流
热对流是指由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混导致的热量传递过程。热对流仅发生在流体中，由于流体中的分子同时也会进行不规则的热运动，因此，热对流总是伴随着热传导现象。工程上比较常见的情况上，流体流过一个物体并与其表面间产生热量传递过程，这种现象成为对流传热。对流传热分为两种类型：自然对流和强制对流。自然对流是由于流体冷、热各个部分的密度不同导致流动，如水壶内的水的加热沸腾；强制对流是由于流体由于压差导致的流动。如水泵驱动抽水管内部水流流动，而不是密度差。热对流的基本计算公式是：
其中Q表示热流量，单位为W; A为导热面积，单位为m2；ts与tf分别代表固体表面温度和流体温度；h为对流换热系数，表示单位温差作用下通过单位面积的热流率，单位为W/m2*°C，对流换热系数越大，传热越剧烈;换热系数还和很多因素有关，比如换热材料物理参数，换热面积和流体速度大小等。
热辐射
物体通过电磁波来传递能量的方式成为辐射。物体会因各种原因发出辐射，其中因热而发出的辐射能现象称为热辐射。可根据波尔茨曼定律经验公式来计算
其中，A为辐射表面积，单位为m2 ;ε 为物体的发射率，又称黑度，其值总小于1，它与物体的种类和表面状态有关；σ为斯忒藩-玻尔兹曼常量，也称黑体辐射常数，它是一个自然常数，值为5.67x10-8W/(m2*K4)。
传热场计算边界条件第1弹
边界条件方程：热平衡方程
传热方式：热传导+热对流+热辐射
