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[转载]基于ansys workbench 多层复合壁的导热(

(2019-12-24 16:51:15)
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分类: 有用文章

本文源于:技术邻一无所有就是打拼的理由

问题描述:多层复合壁的导热问题,不同接触热阻下的接触面温度的对比

分析类型:稳态热分析

分析平台:ANSYS Workbench 17.0

分析人:技术邻 一无所有就是打拼的理由

业务咨询网址:http://www.jishulink.com/b/218

    一、传热基本知识:

热传导热量传输速率方程就是傅里叶定律。傅里叶一般规律:导热的热流密度大小与该处的温度梯度成正比,其方向与温度梯度的方向相反,指向温度降低的方向,数学表达式为:

http://img.jishulink.com/upload/201612/1480917094750_blob.png@!jslnk

热流密度矢量的表达式为:

http://img.jishulink.com/upload/201612/1480921741011_blob.png@!jslnk

不同坐标系下的导热微分方程:

直角坐标系:

http://img.jishulink.com/upload/201612/1480917210242_blob.png@!jslnk

圆柱坐标系:

http://img.jishulink.com/upload/201612/1480917404776_blob.png@!jslnk

球坐标系:

http://img.jishulink.com/upload/201612/1480917442957_blob.png@!jslnk

导热微分方程式描写物体的温度随时间和空间变化的关系;它没有涉及具体、特定的导热过程,是通用表达式。在不同情况下,均可简化为不同形式。

二、多层复合壁导热示意图:

http://img.jishulink.com/upload/201612/1480917785898_blob.png@!jslnk

接触热阻:当一固体与另一热固体接触以接受热量时,由于固体表面都有一定的粗糙度,所以无法避免在接触面之间存有空气。甚至液体和金属表面接触,在凹陷的地方也可能存有极少量的空气泡排不出去。由于这些空气的存在而产生的热阻称为接触热阻。

多层复合壁模型:

从左往右三层的材料分别为铜,铝,钢,厚度分别为10mm,15mm,5mm,模型如下:

http://img.jishulink.com/upload/201612/1480918395678_1.png@!jslnk

  

   接触热阻为100000时温度场分布及温度变化云图如下:

http://img.jishulink.com/upload/201612/1480921152472_4.gif

     当接触热阻为1000时,铜与铝交界面的温度为99.207摄氏度,铝与钢交界面的温度为64.407摄氏度;当接触热阻为1000000时,铜与铝交界面的温度为91.424摄氏度,铝与钢交界面的温度为58.766摄氏度。从结果可以看出,接触热阻对多层复合壁导热的影响较为明显。

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