上海交通大学：《传热学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 非稳态导热

y第三章非稳态导热 c第三章非稳态导热

第三章 非稳态导热 1 第三章 非稳态导热

§3-1非稳态导热的基本概念 无法显示该图片 1非检态导热的定义.t=f(,z) 2非稳态导热的分类 周期性非稳导热 (定义及特点) 瞬态非稳恭导热 (定义及特点)

第三章 非稳态导热 2 §3-1 非稳态导热的基本概念 1 非稳态导热的定义 . 2 非稳态导热的分类 周期性非稳态导热 (定义及特点) 瞬态非稳态导热 (定义及特点) t = f (r, )

着重讨论瞬态非稳态导热 3温度分布: ti t 第排⑤

第三章 非稳态导热 3 t1 t0 0  1  2  3  4   着重讨论瞬态非稳态导热 3 温度分布：

4两个不同的阶段 非正规状况阶段 温度分布主要受初始温 (不规则情况阶段) 度分布控制 正规状况阶段 (正常情况阶段) 温度分布主要取决于边 界条件及物性 导热过程的三个阶段 非正规状况阶段(起始阶段)、正规状况阶段、新的稳态

第三章 非稳态导热 4 4 两个不同的阶段 非正规状况阶段 (不规则情况阶段) 正规状况阶段 (正常情况阶段) 温度分布主要取决于边 界条件及物性 温度分布主要受初始温 度分布控制 非正规状况阶段（起始阶段）、正规状况阶段、新的稳态 导热过程的三个阶段

5热量变化 板左侧导入的热流量 2-一板右侧导出的热流量 第三章非稳态导势

第三章 非稳态导热 5 5 热量变化 Φ1－－板左侧导入的热流量 Φ2－－板右侧导出的热流量

6学习非稳态导热的目的: (1)温度分布和热流量分布随时间和空间的变化规律 t=f(x,y2z,7);中=fr) (2)非稳态导热的导热微分方程式: ot0.ot、0.0t、0.Ot (x)+ (2)+ ( Or Ox Ox oy ay 0z a (3)求解方法:分析解法、近似分析法、数值解法 分析解法:分离变量法、积分变换、拉普拉斯变换 近似分析法:集总参数法、积分法 数值解法:有限差分法、蒙特卡洛法、有限元法、 分子动力学模拟 第三章井稳态导

第三章 非稳态导热 6 6 学习非稳态导热的目的： (1) 温度分布和热流量分布随时间和空间的变化规律 (2) 非稳态导热的导热微分方程式： (3) 求解方法： 分析解法、近似分析法、数值解法 t = f (x, y,z, ); Φ= f ( ) +      +     +     =    ( ) ( ) ( ) z t y z t x y t x t c      分析解法： 分离变量法、积分变换、拉普拉斯变换 近似分析法： 集总参数法、积分法 数值解法： 有限差分法、蒙特卡洛法、有限元法、 分子动力学模拟

7毕渥数 本章以第三类边界条件为重点。 ft (1)问题的分析 h 如图所示,存在两个换热环节 a流体与物体表面的对流换热环节 b物体内部的导热=d/2 (2)毕渥数的定义 t δ/1cmh h B l/h元 第三章非稳态导势 x

第三章 非稳态导热 7 7 毕渥数 本章以第三类边界条件为重点。 (1) 问题的分析 如图所示，存在两个换热环节： tf h tf h x t   0  tf h x t  0 a 流体与物体表面的对流换热环节 b 物体内部的导热 r h h =1 r =       h r h r Bi h = = = 1 (2) 毕渥数的定义：

(3)B数对温度分布的影响 /兄 无量纲数 1/h 当Bi→∞时,→>>n,因此,可以忽略对流换热热阻 当B→0时,→n0 0 B Bi→0 0<Bi<∞o 第三章非稳态导热 8

第三章 非稳态导热 8     h r h r Bi h = = = 1 无量纲数 当 时， ，因此，可以忽略对流换热热阻 当 时， ，因此，可以忽略导热热阻 Bi →  h  r  r  Bi →0 h  r  r  0  Bi   ？ ？ (3) Bi数对温度分布的影响

B1准则对温度分布的影响 t=to r=0 t=to I=O t=to 7,> T,> -6 6×-×-60×-×-6O6 B 0 0 B准则对无限大平壁温度分布的影响 角三步稳⑤

第三章 非稳态导热 9 Bi 准则对温度分布的影响 −    t Bi ⎯→ 0Bi  B 0 i ⎯→ −  −  1  2  2  3  2 1    2 1    0  1  0  1   = 0 t = t 0  = 0  = 0 0 t = t 0 t = t Bi 准则对无限大平壁温度分布的影响

(4)无量纲数的简要介绍 基本思想:当所研究的问题非常复杂,涉及到的参 数很多,为了减少问题所涉及的参数,于是人们将 这样一些参数组合起来,使之能表征一类物理现象, 或物理过程的主要特征,并且没有量纲。 因此,这样的无量纲数又被称为特征数,或者准则数, 比如,毕渥数又称毕渥准则。以后会陆续遇到许多类似 的准则数。特征数涉及到的几何尺度称为特征长度,一 般用符号l表示。 对于一个特征数,应该掌握其定义式+物理意义, 以及定义式中各个参数的意义。 角三步稳⑤ 10

第三章 非稳态导热 10 (4) 无量纲数的简要介绍 基本思想：当所研究的问题非常复杂，涉及到的参 数很多，为了减少问题所涉及的参数，于是人们将 这样一些参数组合起来，使之能表征一类物理现象， 或物理过程的主要特征，并且没有量纲。 因此，这样的无量纲数又被称为特征数，或者准则数， 比如，毕渥数又称毕渥准则。以后会陆续遇到许多类似 的准则数。特征数涉及到的几何尺度称为特征长度，一 般用符号 l 表示。 对于一个特征数，应该掌握其定义式＋物理意义， 以及定义式中各个参数的意义