环境辐射温度场计算

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测辐射热计探测器中温度场有限元计算分析

其余各边界均属于第三类边界条件：
个
一
瓦
ｌｉ一２ｉ』 —－ＯＯ２ｙ
ｌ‘ ｌ¨
ｋ｝
ｎ
＝（ＴｆＴ）
（．）１３
式中，Ｔ ℃ 为物体的瞬态温度；ｔｓ／／为过程进行的
２０００年ｌ２月收穑．０１１２０年１月定穑
中图分类号
测辐射热计属于热探测器，热敏材料的电导其率依赖于温度，以当辐射引起热敏材料温度上升所
时，表现为探测器电阻的变化。因此，测器热敏层探的温度分布对分析探测器性能有重要作用。本文主
Ｙ轴
下，由此产生的焦耳热即为热敏层的内热源。此处
设偏置功率为３８ “ ＿８ｗ【
３计算结果的分析
３１计算结果．
１２非稳态温度场的总体合成公式．
（．）的左端项显示探测器的温度分布还存１１式
在有限元数值计算过程中，探测器的辐射热对
０一ｂｍ．ｌｃ
ＩＩ为材料的密度，常数处理；Ｊ，ｇ・Ｔ３Ｉ作ｃ／ｋ ℃ 为材料的定压比热，作常数处理；／・ｌｗｆ。为材料ｌ的内热源强度，作常数处理。１１边界、．初始条件和内热源问题为了得到固体导热的偏微分方程的唯一解，必须附加边界条件和初始条件这里四条 “ 底端始腿” 终为基底的温度，符合传热学的第一类边界条件：

考虑不同太阳辐射模型的混凝土导流墙温度场研究

型连续６天日照后混凝土导流墙的温度场。结果表明：不同模型计算的瞬时辐射强度最多相差１８７Ｗ，ｍ，温度值差
别为２．１℃ ：与不考虑日照相比，日照使混凝土表面温度最多上升了ｌ４．８℃ ，对结构的影响深度为２ｍ，极易导致过流导墙开裂；上述４个模型的辐射量差别基本可以忽略。关键词：太阳模型；日照温度场；混凝土导流墙；桐子林工程
摘要：随着水电建设重心的西移，太阳辐射量的计算，对高寒地区混凝土施工过程仿真计算具有重要影响。在无
辐射数据统计的地区，需要采用太阳辐射模型进行计算。总结ＴＡＳＨＲＡＥ模型、ＨＯＴｒＥＬ模型、ＫＥＨＬＫＥＣＫ．模型和
ＣＯＬＬＡＲＥＳ — ＰＥＲＥＩＲ＆ＲＡＢＬ模型．给出了太阳瞬时辐射量的计算方法；以在建桐子林工程为例，Ｓｕｒｖｅｙ＆ＤｅｓｉｇｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５００２１，ＹｕｎｎａｎＣｈｉｎａ；
ｒａｄｉａｔｉｏｎｎｅｅｄｔｏｂｅｃｌｃａｕｌａｔｅｄｂｙｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｍｏｄｅ１．ＴｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｂａｓｅｄＯｆＡＳＨＲＡＥｍｏｄｅｌ，ＨＯＴＹＥＬｍｏｄｅｌ，ＫＥＨＬＫＥＣＫｍｏｄｅｌａｎｄＣＯＬＬＡＲＥＳ－ＰＥＲＥＩＲ＆ＲＡＢＬｍｏｄｅｌａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔａｋｉｎｇ

Fluent辐射传热模型理论以及相关设置

Fluent辐射传热模型理论以及相关设置目录1概述 (2)2基础理论 (2)2.1专业术语解释： (2)2.2FLUENT辐射模型介绍： (3)2.3辐射模型适用范围总结 (4)3Fluent实际案例操作 (5)3.1Case1-测试external emissivity 使用DO模型计算-2D模型 (5)3.2Case2-测试internal emissivity-使用DO模型计算-2D模型 (6)3.3仿真结论 (10)1概述在传热的仿真中，有时候会不可避免的涉及到辐射传热，而我们对Fluent中辐射模型的了解甚少，很难得到可靠的计算结果。

因此，一直以来，Fluent中的带辐射的传热仿真是我们的一个难点，本专题重点来学习辐射模型的理论，让我们对辐射计算模型有一个深入的了解，以帮助我们攻克这个仿真难点。

2基础理论2.1专业术语解释：在Fluent中开启辐射模型时，流体介质以及固体壁面会出现一些专业的参数需要用户来设置。

在Fluent help中介绍辐射模型时会经常提到一些专业术语。

对这些专业参数以及术语，我们来一一解释：1、Optical thickness（光学深度，无量纲量）：介质层不透明性的量度。

即介质吸收辐射的能力的量度，等于入射辐射强度与出射辐射强度之比。

设入射到吸收物质层的入射辐射强度为I ，透射的辐射强度为e，则T = I/e，其中T为光学深度。

按照此定义，那介质完全透明，对辐射不吸收、也不散射，透射的辐射强度e=入射辐射强度I，即光学深度为T=1，介质不参与辐射。

—摘自百度百科而FLUENT中T=αL，其中L为介质的特征长度，α为辐射削弱系数（可理解为介质因吸收和散射引起的光强削弱系数）。

如果T=0，说明介质不参与辐射，和百度百科中的定义有出入。

但是所表达的意思是接近的，一个是前后辐射量的比值；一个是变化量和入射辐射量的比值（根据Fluent help里的解释，经过介质的辐射损失量=I*T，个人理解，按照此定义，T不可能大于1啊，矛盾。

ansys中温度场散热方式

ansys中温度场散热方式
在ANSYS中，温度场散热方式主要有自然对流散热、强制对流散热和辐射散热三种。

1.自然对流散热：当没有外部强制对流时，热量通过自然对流传递。

这种
散热方式主要取决于物体的形状、大小、材料和环境温度。

2.强制对流散热：通过外部设备（如风扇、泵等）强制空气流动，以增加
对流换热效率。

这种散热方式适用于需要快速散热的场合。

3.辐射散热：热量通过物体表面以电磁波的形式向周围空间传递。

这种散
热方式主要取决于物体的表面温度和周围环境的温度。

在ANSYS中，可以根据具体的问题和需求选择合适的散热方式。

同时，还可以通过调整模型的参数和设置，如材料属性、边界条件等，来影响温度场的分布和散热效果。

第三章热量传递的基本原理

若不存在内热源，且为一维稳态径向导热，如薄壁长圆筒，则上式简化为：
2
d T 1 dT + = 0 2 dr r dr
• 导热问题的完整数学描述无内热源、常物性、稳态一维问题的导热微分方程 2
由
d t =0 2 dx
得
dt = c1 dx
得
t = c1 x + c2
问题不能确定，需有定解条件：〈1〉初始条件：τ = 0 时的温度分布 t τ = 0 =f (x,y,z) 〈2〉边界条件：边界上的温度分布或换热条件。
即边界条件：
x
d 2t =0 2 dx
x = 0 t = t1 ; x = δ t = t 2
数学描述
d 2t =0 2 dx x = 0 , t = t1 x = δ , t =t 2
t = c1 x + c2
c2 = t1
温度分布
c1 =
t 2 − t1
δ
t=
dt dx
t 2 − t1
δ
x + t1
μ↑
Re ↓
h↓
4、换热表面的形状、大小、位置壁面形状、位置形状(平板,圆管)、位置(横放、竖放、管内、管外)
5、流体有无相变有相变（沸腾或凝结），流体温度基本保持不变，流体与壁面的换热量等于吸收或放出的汽化潜热。有相变比无相变时换热系数大很多。珠状凝结比膜状凝结换热系数大得多。
综上所述
动力消耗大
δ ↓ h↑
3、流体的物理性质
流速：V↑ h↑ V=0 无对流物性－表征物质物理特性的物理量密度，粘性，热导率，比热等其他条件相同时，不同的流体换热量不同，就是因为物性不同
λ的影响：

日照辐射作用下大跨径鱼脊连续梁桥温度场的仿真模拟

所产生的温度荷载，一般可分为日照温度荷载、
图１ｏ它是国内首座特大型宽桥面混凝土鱼脊连续梁桥。
骤然降温温度荷载及年温温度荷载３种类型，其中，对桥梁结构温度场分布影响最大，最复杂的是日
中圄盛ｉ看
朱鹏志，左涌，傅梅：日照辐射作用下大跨径鱼脊连续梁桥温度场的仿真模拟
２０１３年第６期
２温度场边界条件及计算参数２．１边界条件
一
座桥梁结构长期经受一种周期性的辐射
日照辐射作用下大跨径鱼脊连续梁桥温度场的仿真模拟
朱鹏志，左溺，傅梅
２ＯＯ１２５）（上海市城市建设设计研究总院，上海
摘要：以上海浦东新区两港公路大治河鱼脊梁桥为例，对任意时刻温度场的数值仿真，得出了数值仿真结果与规
析桥梁结构一般温度场的同时，研究其温度问题
的独特性。
根据以往的实测数据及实验测试，７月份日温
度波动最大，其日照作用产生的温度荷载影响最大。本文以宝山气象局提供的７月份的数据作为大治河桥温度场计算的依据。
１工程概况
大治河桥主体结构为ｊ三跨预应力混凝土鱼脊连续梁，位于上海市浦东新区南汇区域。桥梁跨度组合为９２ｍ＋１５８ｍ＋９２ｍ＝３４２ｍ，桥面宽为３５ｍ，

中段弹道目标的温度场与红外辐射特性计算

射特性变化情况和空间分布情况。最后，析了外部辐射环境和目标材料特性对目标红外辐射特性的影响，中分为段预警探测提供了参考。关键词：弹道中段目标；度场；红外辐射特性；双向反射分布函数温中图分类号：Ｖ１．４１８文献标识码：Ａ文章编号：１０ —３８２１）９２１－８００１２（０００－２００
ＣｈｒｃｅｉｔｃｆＭｉｃｕｒｅＢａｌｓｉｒｅａａｔｒｓｉｓｏｄｏｓｌｉｔｃＴａｇｔ
ＳＨＥＮｅｔｏ，ＺＨＵｎ－ｉｎＷｎ—ａＤｉｇｑａｇ，ＣＡＩＧｕ — ｉｏｏｂａ
（ｃｏｌｆｓｏａｔｓｅｎｎｖｒｔｏｅｏａｔｓｎｓｎｕｉｓＢｉｎ０１１ｈｎ）Ｓｈｏｔｎｕｉ，ＢｉｇＵｉｓｙｆｒｎｕｉｄＡｔａｔ，ｅｉｇ１０９，ＣｉａｏＡｒｃｊｅｉＡｃａｏｒｃｊ
ｄｔｔｎｅｔｙｈｌｉｏｉｏｅｅｎｔｅｕ，ｈａｔａｄｔｒｅａａｕａｄｔｇｔｈｂｅｔｅｆｈｅｃａｄｉｎｉ．ＴｅｒａｖｐｓｉｂｔｅｎｔｅｒｎｅｔｇｔｒｃｌｌｔｅｔｏｊｃｖｓｅｅｄｆｅｔｅｔｎｗｈＳｅｈｈａｅｃｅｏｅｉｏｔ
ＤＯ：１．８３ｊｉｎ１０ —３８２１．９０３Ｉ０３７／．ｓ．００１２．０００．２ｓ

热辐射计算公式

三、典型例题分析
例2－1一锅炉墙采用密度为300kg/m3的水泥珍珠岩制作，壁厚。已知内壁温度 ℃，外壁温度 ℃，试求每平方米炉墙每小时的热损失。
解为求平均导热系数，先算出材料的平均温度
℃
对密度为300kg/m3的水泥珍珠岩制品，从附录7查得
代入公式得
讨论：对水泥珍珠岩这类在一定的温度范围内导热系数与温度成线性关系的材料，工厂提供的导热系数计算中都是指计算范围内的平均值，使用时要注意其最高的允许使用温度。
液体：第一种观点类似于气体，只是复杂些，因液体分子的间距较近，分子间的作用力对碰撞的影响比气体大；第二种观点类似于非导电固体，主要依靠弹性波（晶格的振动，原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的）的作用。
热流量：单位时间传递的热量称为热流量，用Ф表示，单位为W。
热流密度：单位时间通过单位面积的热流量称为热流密度，用q表示，单位为W/m2。
熟悉非稳态导热问题数值求解的基本思想及求解步骤，显式稳定性的判定方法；
掌握有限差分法的基本原理、节点温度差分方程的建立方法、节点温度差分方程组的求解方法及非稳态导热问题的数值解法，利用热平衡方法建立非稳态导热物体节点的离散方程。
（二）本章重点
非稳态导热问题数值求解的基本思想；
利用热平衡法和泰勒级数展开法建立节点的离散方程的方法
教材后作业
4－10
2
8
对流换热概说；对流换热问题的数学描写
教材后作业
9
对流换热的边界层微分方程组；相似原理及量纲分析
教材后作业
6-1,6-6
4
10
内部流动强制对流换热实验关联式
教材后作业
6-8,6-10,6-14
6
11
外部流动强制对流换热实验关联式

fluent温度壁面边界条件

fluent温度壁面边界条件Fluent温度壁面边界条件一、引言在CFD（Computational Fluid Dynamics）计算中，壁面边界条件是非常重要的一部分，对于温度场的模拟和预测至关重要。

Fluent 作为一种流体力学仿真软件，提供了多种壁面边界条件选项，其中包括温度壁面边界条件。

本文将对Fluent温度壁面边界条件进行详细介绍和分析。

二、壁面边界条件的作用在CFD计算中，壁面边界条件用于模拟流体在实际壁面上的温度变化情况。

通过设定合适的壁面边界条件，可以准确地模拟和预测流体在实际壁面上的温度分布，从而为工程设计和优化提供重要的参考依据。

三、Fluent温度壁面边界条件的选项Fluent提供了多种温度壁面边界条件选项，包括：1. 温度固定壁面（Temperature）：该选项适用于需要设定壁面固定温度的情况。

用户可以直接输入所需的壁面温度值，Fluent会将该温度值作为壁面的边界条件进行计算。

2. 热流量固定壁面（Heat Flux）：该选项适用于需要设定壁面固定热流量的情况。

用户可以直接输入所需的壁面热流量值，Fluent会根据设定的热流量值计算壁面的温度分布。

3. 对流换热壁面（Convection）：该选项适用于需要考虑对流换热的情况。

用户需要输入壁面的对流换热系数和环境温度，Fluent会根据这些参数计算壁面的温度分布。

4. 辐射换热壁面（Radiation）：该选项适用于需要考虑辐射换热的情况。

用户需要输入壁面的辐射换热系数和环境温度，Fluent会根据这些参数计算壁面的温度分布。

5. 热通量与温度梯度壁面（Heat Flux and Temperature Gradient）：该选项适用于需要同时考虑热通量和温度梯度的情况。

用户需要输入壁面的热通量和温度梯度值，Fluent会根据这些参数计算壁面的温度分布。

四、选取合适的温度壁面边界条件选取合适的温度壁面边界条件需要考虑多个因素，包括实际工程中的壁面热传导、对流换热和辐射换热等因素。

deform中传热计算与abaqus传热计算结果的比较

deform和abaqus传热计算的比较作者：清华大学机械系王欣博士设计算例1：假设管坯初始温度为1200℃，然后在空气中散热（考虑对流和表面辐射）放置100s时的温度场。

两者使用完全相同的网格和节点，材料参数完全相同（deform的材料密度是内置的，abaqus取为7.8e-9 tonne/mm3），传热的边界条件完全相同：两个软件中设置的对流系数相同，环境温度相同，热辐射的发射率相同。

deform中设置：通过Heat exchange with environment设置管坯与环境的热交换，考虑对流和辐射（图1）。

图1 deform中管坯与环境热交换的设置计算结果：图2和图3分别为abaqus和deform计算的温度场，可以看出温度场的最小值和最大值基本相同，当云图的间隔取为8个时，两者的温度云图图例上间隔点的数值基本相同。

再看云图的整体分布也基本相同。

图4为取管坯上一条线上的点分别基于abaqus和deform计算得到的温度结果比较，可见两个软件计算的温度值高度吻合，基本是完全重合的。

结论：abaqus和deform在对流和（表面）辐射的计算功能是完全相同的，基于相同的材料和网格，相同的散热条件，温度场计算结果完全相同。

至少表明：Heat exchange with environment 这个deform中的功能与abaqus的对流计算是完全相同的结果，另外只要材料中有辐射的发射率，即deform一旦选择了Heat exchange with environment则自动考虑了辐射计算，貌似没有选项用于选择是否考虑辐射。

图2 abaqus 计算第100s 时的温度场图3 deform 计算第100s 时的温度场 -1000100200300400500600700800860880900920940T e m p e r a t u r e /°C distance along surface of pipe axis /mmabaqus deform 图4 abaqus 和deform 计算得到沿着图3所示的路径上管坯沿轴线表面的温度设计算例2：假设管坯初始温度为25℃，然后局部区域输入表面热流150mW/mm2，考虑输入热流区域的对流和表面辐射，计算100s时的温度场。

考虑太阳辐射的轿车客舱流场与温度场的数值计算

Ｘｉｎｅｉ，ｎｗｅ，ｈｎｎｉｇｏｇＫｊＷａｇｉＺａｇＷａｐｎａ
（．ｏｇｉｉｅｓｙｓａｇａ；２Ｃｅｙｔｍｏｉｏ，ｔ．１ｎｉＵｎｖｒｉ，ｎｈｉ．ｈｒＡｕｏｂｌＣ．ｄ）ＴｔｈｅＬ
［ｓｒｃ］ＴｉｐｐｒｉｌｅｅｍｌｎｉｎｎａｓｎｅｏｐｒｎｔＦＩｅｉｌｔｎｔｅＳＭＰＥＡｂｔａｔｈｓａｅｍｕａｓｔｒａｅｖｒｍｅｔｎａｐｓｅｇｒｍａｔｔｈＣＤ．ｎｔｍｕａｉ，ｈＩＬｓｔａｈｏｉｃｍｅｗｉｈｓｏ
ａｇｒｈａｄｋ￡ｔｒｕｅｃｄｌｒｓｄｔｅｎｔｒｏｖｃｉｎｉｋｎｉｔｏｓｄｒｉｎａｄｔｅｉｅｒｔｄｍｅｈｄｉａｐｉｄｌｏｉｍｎ－ｕｂｌｎｅｍｏｅｅｕｅ，ｈａｕａｃｎｅｔｔｅｏｃｎｉｅａｏｇａｅｔｏｐｌｔａｌｏｓａｎｔｎｈｎｔｓｅｔｅｏｖｅｃｕｌｄｈａｒｎｆｒｐｏｌｍ．Ｔｉｐｅａｃｌｔｓｓｌｒｒｄａｉｎｗｉａｒｃｎ，ａｄｐｅｅｔｅｒｓｌｎｏｒｓｌｅｔｏｐｅｅｔｔａｓｅｒｂｅｈｈｓａｒｃｌｕａｅｏａａｉｏｔｒｙｔａｉｇｎｒｓｎｓｔｅｕｔｉｐｔｈｈｓｉｒｓｔａｉｔｔｎｓｓＴｅｓｍｕａｉｅｕｔｉｉａｅｔａｏｆｇｒｔｆｎｓｈａｓｇｉｃｆｕｎｅｎｔｌｆｕｅｏｆｃｌａｅｔｅａａｙｉ．ｈｉｌｔｎｒｓｌｄｃｔｈｔｔｅｃｎｉｕａｉｎｏｅｔａｉｎｆａｔｎｌｅｃｏｎｙｇｉｈｌｏｓｎｈｏｖｓｉｎｉｏ

大连地区辐射雾与平流雾边界层温度场及风场对比

客观化预报系统 ” 。傅刚等利用各种观测资料和
ＲＡＭＳ（ＲｅｉｎａＡｔｏｐｒｃｇｏｌｍｓｈｅｉＭｏｄｌＳｙｔｍ）ｅｉｎｇｓｅ
大雾造成的交通事故有增多趋势ｌ。因此，强对１一加大雾的分析研究，提高监测、报大雾的能力已越来预
灾害之一，大连的海陆空交通运输带来严重的影给
响。如２００６年６月亚欧部长会期间，雾造成众多大
与统计学相结合的方法对四川盆地大雾天气的成因
进行了剖析。分析表明形成四川盆地大雾天气的有利条件为：地层层结稳定、地层风力弱、地层近近近准饱和，雾预报最为重要的是判断未来是否有降大雨产生和辐射冷却强度，立了“ 川盆地大雾天气建四Ｉ
航班延误；０８年１２００月９日０：０因大雾天气突７５，
袭，大高速公路大连至沈阳方向石河站附近发生沈
一
起多车连环相撞的交通事故，３台车相撞，伤２共
亡１８人。随着经济的快速发展，动车辆增多，机因
程相坤。蔡冬梅。
（１中国海洋大学，岛２６０；２大连市气象局，连ｌ６０）青６０３大１０１

建筑热环境基础知识

第二讲：建筑热环境基础知识2.1 建筑中的传热现象2.1.1 传热：热量的传递●在自然界中，只要存在温差就会有传热现象，热能由高温部位传至低温部位。

2.1.2传热方式●有三种:辐射、对流和导热。

建筑物的传热大多是三种方式综合作用的结果.▲辐射：把热量以电磁波的形式从一个物体传向另一个物体的现象。

凡温度高于绝对零度的物体，都可以发射同时也可以接受热辐射。

▲对流：流体与流体之间、流体与固体之间发生相对位移时所产生的热量交换现象。

▲导热：同一物体内部或相互接触的两物体之间由于分子热运动，热量由高温处向低温转移的现象。

2.1.3 人的热传递●为了保持体温，人体不间断的向周围环境散发热量。

●人体与室内环境的换热也是同时以辐射、对流、导热三种方式进行。

●人体的散热量决定于：室内空气温度、风速、围护结构内表面温度。

2.2围护结构传热方式2.2.1 建筑中的热平衡●建筑的得热和失热主要包括十个方面●得热部分有五个方面:1)通过墙和屋顶的太阳辐射得热2)通过窗的太阳辐射得热3)居住者的人体散热4)电灯和其他设备散热5)采暖设备散热●失热部分有五个方面:6)通过外围护结构的传热和对流辐射向室外散热7)空气渗透和通风带走热量8)地面传热9)室内水分蒸发，水蒸汽排出室外所带走的热量10)制冷设备吸热▲为取得建筑中的热平衡，让室内处于稳定的适宜温度中，在室内达到热舒适环境后应以上各项得热总和等于失热总和。

即：1+2+3+4+5=6+7+8+9+102.2.2 导热●导热：直接接触的物体由于有温度差时，质点作热运动而引起的热能传递过程。

●在固体、液体、气体中都存在导热现象。

其各自的导热机理不同。

气体：分子作无规则运动时相互碰撞而导热。

液体：通过平衡位置间歇移动着的分子振动引起导热。

固体：由平衡位置不变的质点振动引起导热。

金属：通过自由电子的转移而导热。

●绝大多数的建筑材料（固体）中的热传递为导热过程▲温度场温度梯度热流密度A）温度场：在某一时刻物体内各点的温度分布。

基于Fluent的高炉风口流场和温度场的模拟

（编辑：张正贺）
（ａ）地饲风口
（ｂ）Ｃｕ－Ｏ．０３Ｐ风口
图８进口水压为０．４０ＭＰａ时，不同合金风口前端和突出
部分的温度场图
３２６
万方数据
赞比亚Ｍｏｐａｎｉ铜矿公司暂停生产
赞比亚矿山和矿产开发部长３月６日表示，赞比亚第二大铜和钴生产商Ｍｏｐａｎｉ铜业公司计划暂停旗下Ｍｕｆｕｌｉｒａ和Ｎｋａｎａ矿山的生产，此举因全球铜价疲软。
田４进口水压为ｏ．３５
田５进口水压为０．３５
ＭＰａ时，纯铜风口的漉场
ＭＰａ时纯钢风口的温度场
图６是进口水压为０．３５ＭＰａ时，风口前端和突出
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
部分的温度场。图６ａ是风口前端温度场，可以看出，风
口前端最低温度区域是在风口前端与进水口相对位置，
其次是在风口前端与出水口相对位置，然后是风口前端
的边缘处，这是因为边缘处受水冷却相对差些。用探针
田１风口结构
１风口模型的建立
图１是风口结构示意图，图２是风口的立体模型。用Ｔｇｒｉｄ程序对风口模型划分网格，采用Ｔｅｔ／Ｈｙ－ｂｒｉｄ网格类型，风口划分网格后图像见图３，内部尺寸为４ｍｍ，划分后网格总数是１３８６６５７（其中流体划分网格数是４２３６８６，固体划分网格数是９６２９７１）。对于模型方程的求解采用连续性方程，动量方程，能量守恒方程以及标准惫一￡运输方程［７］。
可以探出风口前端的最高温度为４９４．９－－－５０１．８Ｋ。从
图６ａ还可以发现，边界处温度高，中间部位温度低，风
口前端的最高温度大约为４９８．０Ｋ。
图６ｂ是风口突出部分的温度场，用探针可以探出
最高温度在５０１．８－－，５０８．８Ｋ之间，这是风口表面的最

《传热学》2版辅导资料思考题参考答案

2．参见附图，圆筒壁内侧t1<t2，请判断壁内温度分布应该是两图中哪一个？并说明理由，设导热系数等于常数。
回答：导热系数等于常数的一维导热方程是（3-1-15），于是温度梯度可以写作(dt/dr) =c/r。可见，温度梯度与径向坐标成反比，即半径小的圆筒壁内侧的温度梯度一定大于外侧的温度梯度。所以附图(b)是正确的。
回答：非稳态导热问题遵循两个基本规律，一个是能量守恒定律，一个是傅里叶定律。在对物体内的任意微元体积做热平衡分析时，切记傅里叶定律中的热流密度和温度梯度均代表瞬时值，傅里叶定律的规律仍成立。
3．应用傅里叶定律时有哪些限制？
回答：限制条件是：（1）纯导热物体（非纯导热物体以当量或表观导热系数描述之）；（2）各向同性（各向异性物体须在导热主轴坐标系中运用傅里叶定律）；（3）非超短时间、超大热流密度或超低温度的导热问题。
3．凸状轴呈对称图形，如果侧面绝热且导热系数为常数，其一维稳态温度分布呈什么？
回答：在一维、稳态、无内热源且常物性条件下，热流量为常数，即A(x)dt/dx=常数。这表明导热的截面积A与温度梯度成反比。只有在等截面情况下，温度梯度才是常量。
回答：导热系数随温度变化时，函数关系一般是写作=0（1＋b t）的形式。但是一般来说0却并不代表0℃时该材料的导热系数。参见附图，这是因为0实际上是该式适用温度区间内近似线性关系的延长线与纵轴的交点。它一般不会正好与=f（t）曲线在0℃时的数值相等。
写为=0＋bt时，0未变，而b相当于原式中的0b。
8．已知某个确定的热流场q=f(x, y)，能否由此唯一地确定物体的温度场？或者还需要补充什么条件？反过来，从温度场能否唯一地确定热流场？
回答：导热问题中若全部边界条件都是第二类（包括绝热），将无法唯一地得到温度场的确定解。而对给定的温度场，却可以根据傅里叶定律唯一地确定热流场。因为一个物体若均匀地提升相同温度，其热流场将不会发生任何改变。即一个热流场可以对应无穷多个温度场。所以，导热问题必须至少具有一个温度参考点，才能唯一地确定其解。

辐射传热第六章

6.1.1 影响计算方法的因素
固体表面间辐射换热的计算方法有好多种，它和下列因素有关： (1)辐射换热系统的辐射物性、几何特性和表面温度分布。这些区别使计算方法有所不同，对于实际物体的辐射换热，以上三个因素往往不是各自独立的，而是相互关联的。对于辐射换热问题中很多的假定，这些假定使上述三个影响因素不相互关联的程度越大，计算方法越简单。
一种是划假想面，将其变为封闭系统。如外界投射辐射是漫射、均匀的，则此假想面可认为是黑体，其温度为
所有计算公式与式(6-6)(6-7)等相同。如果外界投射辐射是具有方向性的，如太阳投射，则此假想面必须是漫吸收，定向发射的黑体面。
第二种方法不用假想面，在式(6-3)中加上外界投射辐射项，即

6.2净热量法
利用表面的投射辐射、有效辐射的概念，建立表面内部平衡式或外部平衡式，可以得到各表面的净热量、角系数、温度、辐射物性的相互关系。净热量法就是利用到这些原理的一个主要方法。本节介绍净热量法的均温与非均温表面两种计算法，并对重辐射面的计算特点也作一些介绍。

6.1.2等温表面的辐射换热计算
6.5射线踪迹法
特点是：跟踪物体辐射出的辐射能束，观察从发生到消失过程中它的一切行为。射线踪迹法比较繁杂，稍微复杂一些的问题，计算起来就相当麻烦。此种方法仅对于分析吸收率较大物体的近似计算有优点。下面通过两个例子说明。
6.7辐射积分方法解法的简介
在工程辐射换热系统中，满足有效辐射均匀的面很少，要使计算比较准确，需要用微元面。这样，控制方程就呈现积分方程的形式，这些方程是线性积分方程，它的一些解法在数学手册或教材中有阐述。例如逐次迭代法，线性方程组逼近法，变分法，可分离核的近似方法等．

基于ANSYS软件的太阳辐射边界条件处理方法

基于ANSYS软件的太阳辐射边界条件处理方法作者：刘闯来源：《中国科技博览》2015年第07期[摘要]本文采用ASHRAE晴空模型计算太阳辐射强度，应用光线跟踪算法准确计算桥面结构对主拱的遮盖作用，准确地模拟全桥太阳辐射的不均匀分布，为更好的计算桥梁温度场提供了有利的依据。

通过与实际桥梁太阳辐射图片对比验证，本文所采取的方法简单有效。

[关键词]太阳辐射，边界条件，遮盖算法，拱桥，ANSYS，温度场中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0058-01引言由于拱桥所处环境条件十分复杂，太阳辐射强度的大小与拱桥地理位置、桥梁方位、日期时刻等诸多因素有关，空气对流和长波辐射还与空气温度变化有关，因此研究拱桥环境温度的一大难点就是确定拱桥所处环境中的边界条件，本文采用ANSYS软件结合其APDL编程功能，为拱桥环境温度边界条件的处理提供了一套完整的分析方法。

1 环境边界条件的种类桥梁环境温度作用包括太阳辐射作用、空气对流作用以及长波辐射作用等等。

1.1 太阳辐射边界条件太阳辐射对结构的作用，按第二类热传导边界条件施加。

为模拟太阳辐射强度，国内外学者先后提出了多种太阳辐射计算模型[1，2]，其中最为通用的当属美国供暖、制冷和空气调节工程师协会推荐使用的晴空模型，该模型具有表达简单、待定系数少、实用性强的特点。

1.4 温度场初始条件本文采用瞬态分析方法模拟环境温度对结构的影响，进行瞬态计算之前须施加温度初始条件。

在ANSYS软件中有两种途径来施加初始条件：1.对于不均匀且未知的初始温度场，需先进行稳态热分析，然后以稳态分析的结果作为瞬态分析的初始条件施加到结构上；2.对于均匀的初始温度场，使用TUNIF命令对这个结构设置初始温度场。

本文计算的开始时间是零点，初始温度采用最低温度，这样假设可能与实际不同，但采用循环加载的方式可以消除初始条件的影响。

2 遮盖算法我们知道太阳在一天中对拱桥的辐射作用是以太阳强度的形式施加到结构上的，太阳辐射强度包括直射辐射、散射辐射和反射辐射。

传热学基础知识

2
T −绝温， ; 对度 K c1 − 普克律一数 c1 = 3.743×108W ⋅ µm4 / m2; 朗定第常， c2 − 普克律二数 c2 =1.439×104 µm⋅ K. 朗定第常，
维恩（位移）定律 λmax ⋅ T = 2897.6µm ⋅ K 斯蒂芬-波尔兹曼定律表达了黑体的辐射力和绝对温度之间的关系。其函数关系式为： Eb = σ bT 4
J = E + ρG 式中 J − 有效辐射， E − 灰体表面的辐射力； W / m 2;
式中σ b — 黑体辐射常数，σ b = 5.67 × 10 −8 W （m 2 ⋅ K 4 ). /
该定律表明,黑体辐射力仅是温度的函数,黑体的辐射力和绝对温度的4次方成正比.故斯蒂芬-波尔兹曼定律又称四次方定律。为了计算方便，斯蒂芬-波尔兹曼定律还可以表示为
T 4 ) 100 式中Cb − 黑体辐射系数，Cb = 5.67W /(m 2 ⋅ K 4 )。 Eb = Cb (
黑体：如果物体能完全吸收外来的投射能量，即α=1，这样的物体称为绝对黑体，简称黑体。白体：如果物体能完全反射外来的透射能量，即ρ=1，这样的物体称为绝对白体，简称白体。透明体：如果物体能完全透射外来的透射能量，即τ=1，这样的物体称为透明体，或称透热体。必须指出的是上述的黑体、白体和透明体都是对全波长而言的。因此在一般温度条件下，物体对外来射线的吸收和反射能力，并不能简单地按照物体颜色来判断。
∆t ∂t =n ∆n→0 ∆ n ∂x 式 n −法方上单向；中线向的位量 ∂t 示发方温的向数 −表沿现向度方倒。 ∂n gradt = n lim gradt = i ∂t ∂t ∂t + j +k ∂x ∂y ∂z

地暖应用理论物理学参数计算分析

地板辐射供暖系统各特性参数的计算本文由地源热泵提供下载1. 1. 1 辐射换热量与对流换热量的计算1. 1. 1. 1 第i 表面的单位面积辐射换热量qr , iqr , i = Σ7k =1σεikφikti + 2731004-tk + 2731004(1)式中σ 为斯忒藩玻尔兹曼常量, 等于5. 67W/ (m2 ·K4) ;εik 为表面i 与表面k 之间的系统黑度;φik 为表面i 对表面k 的辐射角系数; t i , t k 为表面i , k 的内表面温度, ℃为计算方便将式(1) 线性化qr , i = Σ7 k =1hr , ik ( t i - t k)(2)式中hr , ik 为围护结构表面i 和k 之间的当量辐射换热系数,W/ (m2 ·℃) ,可用式(3) 近似计算:hr , ik = σεi kφikTi1004Tk1004t i - t k≈ 4 ×10- 8σεi kφi kTk + Ti23= 4 ×10- 8σεikφik Tm3(3)式中Ti , Tk 分别为表面i , k 的热力学温度, K; Tm近似取某已知温度,例如,令其等于室温tn ,或令其等于上一次迭代的第i 和第k 内表面的平均温度。

1. 1. 1. 2 第i 表面的单位面积对流换热量qc , iqc , i = hc , i ( t i - t n)(4)式中hc , i 为各内表面的平均表面传热系数,W/ (m2 ·℃) ; t n 为室内空气的平均温度, ℃。

表面传热系数hc , i 的计算是一个特别复杂的过程,因为它与流体的温度场、速度场紧密相关,为求解表面传热系数必须先求解出流体的温度场和速度场。

可以先求解壁面处综合换热系数hi (表面传热系数hc , i 与辐射换热系数hr , ik 之和) [2] ,然后根据式(3) 求得的hr , ik 即可求出表面传热系数hc , i 。

环境工程原理第四章传热剖析

2
（二）热对流自然对流：由于流体内密度不同造成的浮升力引起的流动。强制对流：流体受外力作用而引起的流动。
特点：流动介质中的传热，流体作宏观运动。
意义：流体与固体壁面之间的传热过程。（三）热辐射物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。能量转移、能量形式的转化不需要任何物质作媒介
3
三、基本概念（一）传热速率与热流密度
——对数平均面积
b r2 r1
A1
Q t1 t2
一般 r2 2 r1
b Am
时，
rm
r1 r2 2
25
（二）多层圆筒壁的热传导
26
三层：
Q＝
2l(t1 t2
1 ln r2
)
2l(t2 t3 )
1 ln r3
2l(t3 t4 )
1 ln r4
1 r1
2 r2
3 r3
Q
2l(t1 t4 )
工程处理：加热：( )0.14 1.05
W
冷却：
(
W
) 0.14
0.95
43
（3）弯管
弯直
弯
直（1
1.77
d） R
R 弯管的曲率半径
（4）非圆形管道用当量直径计算。
0.023 ( deu实 ) 0.8 Pr n de
44
2. 圆形直管内流体处于过渡区时的对流传热系数 2300 < Re < 104
x
19
Q t1 t2 t2 t3 t3 t4
b1
b2
b3
1 A 2 A 3 A
Q
t1 t2 t3 b1 b2 b3
t1 t4 Ri
总推动力总热阻

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在封闭的室内环境中，当空调工作并使室内温度湿度分布情况达到稳定时，地板上任一块立体空间的能量流动处于动态平衡状态，即单位时间内从该空间辐射出的能量等于该空间接收的辐射能量。

当人进入室内，并站在该空间的瞬间，人体感受到的温度就是该空间的温度，因此，根据地板温度以及墙体温度求解目标空间温度，对空调温度的调节具有重要的指导意义。

墙2，T 2，X 2
墙3，T 3，X 3
当（假设1）只考虑三面墙体和地板的辐射对目标空间的作用时，根据能量守恒可得式（1）
123T floor E E E E E =+++
（1）
式中，E T 是该立体空间辐射出的能量，E 1、E 2、E 3、E floor 分别为墙1、墙2、墙3以及
地板面对该处空间的辐射能量。

（假设2）将墙、地面看做有限尺寸的朗伯辐射体，当目标空间距离墙面或地面距离为L 时，墙面对空间的辐射照度为
2
2
2
X H AW X L
=+
（2）
式中，辐射照度H 表示空间的单位面积在单位时间内接收到的能量，单位为W/cm 2；W 称为辐射功率密度，指单位面积的辐射源在单位时间内发出的能量，单位也是W/cm 2；X 代表墙的尺寸，其值等于墙半高和半宽的平均值；A 为修正因子，其值与目标空间相对于墙或地面辐射中心法线的偏离角度有关，A <=1。

（假设3）
将式（2）代入式（1），得到单位时间内目标空间单位面积内的能量关系为
222
1231122334222222
112233
T floor X X X W AW A W AW A W X L X L X L =++++++ （3）当忽略比辐射率的影响时，目标空间、地板、墙面的辐射可近似为黑体辐射（假设4），辐射功率密度与其温度满足如下关系
4W T σ=
（4）
对其微分可得，在T 变化范围不大时
30004dW W W T W T T dT
σ⎛⎫=+∆=+∆
⎪⎝⎭
（5）
由于黑体辐射的辐射功率密度只与物体的温度相关，在同一室内环境下，墙壁和地板的平均温度差相对较小（假设5），故各墙壁的辐射功率密度可表示为
()()()
3
11322333444floor floor floor floor floor floor floor floor floor W W T T T W W T T T W W T T T σσσ=+-=+-=+-
（6）
目标空间的辐射功率密度为
()34T floor floor T floor W W T T T σ=+-
（7）
式中，T T 即是目标空间温度，即人体感受温度。

将式（6）、式（7）代入式（3），得
()()()222
123112233222222
112233
222
12312342222223
11
223314T floor floor floor floor floor floor X X X T T A T T A T T A T T X L X L X L W X X X A A A A X L X L X L T σ-=-+-+-+++⎡⎤⎛⎫++++-⎢⎥ ⎪+++⎝⎭⎣⎦
（8）
在理想状态下，房间温度完全均匀分布时，各墙面、空间与地板不存在温差，式（8）左右应为0，计算得到式（8）中，最后一项为0（假设6），从而得到式（9）
()()()2221231122332222
2
2
112233T floor
floor floor floor X X X T T A T T A T T A T T X L X L X L =+-+-+-+++ （9）
即为立体空间温度的求解公式。

对于系数A ，目前学术上对单面墙辐射时，空间偏离辐射中心法线的情况有一个较为精确的计算公式，但形式比较复杂。

为了使公式更适用于室内多面墙的情况，建议进行室内实验，通过数据拟合求出A 的值。