12 第三章 非稳态热传导 3.1 非稳态导热的基本概念.pptx

第1页：非稳态导热的基本概念

3-1 非稳态导热的基本概念：本页为《传热学》课程课件封面，标示课程名称与本讲主题。

第2页：传热学：第三章非稳态热传导

传热学：第三章非稳态热传导

第3页：第3章非稳态热传导

第3章非稳态热传导

第4页：目录3.1非稳态导热的基本概念3.2零维

目录3.1非稳态导热的基本概念3.2零维问题的分析法---集中参数法3.3典型一维物体非稳态导热得分析解3.4半无限大物体的非稳态导热3.5简单几何形状物体多维非稳态导热的分析解本章小结

第5页：应用背景1）工件的加热与冷却过程

• 1.应用背景1）工件的加热与冷却过程；
• 2）动力机械的启动与停机（启动与停车）；
• 4）激光的瞬态处理技术。
• 3）地球一年四季/昼夜的气温变化；

第3章非稳态导热Transient heat conduction2.教学重点1）掌握确定瞬时温度场的原则与方法；

• 2）计算一段时间内所传递的热量。

第6页：3.1非稳态导热的基本概念

3.1非稳态导热的基本概念3.1.1非稳态导热的分类与特点非周期性：物体的温度随时间推移逐渐趋向于一个恒定温度周期性：物体中各点温度及热流密度随时间作周期性变化;分类非稳态导热过程中物体的温度变化率从低速的缓慢变化，如，到激光脉冲的极高速变化，如，其时Fourier定律可能就不再适用。

(不是本章的研究重点)

第7页：不同非稳态导热过程中物体温度变化率举例

不同非稳态导热过程中物体温度变化率举例10-12s---Pico second,皮秒10-15s---Femto second,飞秒

第8页：基本特点1）在垂直于热量传递方向的每一个

基本特点1）在垂直于热量传递方向的每一个截面上，导热量处处不同----导热物体要积聚或释放能量;在非稳态导热过程中物体内积聚的热量

第9页：对非周期性导热情形

• 2）对非周期性导热情形，物体中的温度分布存在着两个不同阶段的非稳态导热：（1）非正规状况(non-regularregime)：温度分布主要受初始温度分布的影响(金属壁中的分布P-B,P-C；
• （2）正规状况(regularregime):初始温度分布影响逐渐消失，不同时刻温度分布主要取决于边界条件及物性（分布P-D,P-E,P-G等）。

正规状况阶段非正规阶段

第10页：用矢量表示的三个坐标系下控制方程的统一形

用矢量表示的三个坐标系下控制方程的统一形式：初始条件（IC）：边界条件（BC）可能有三种：3.1.2非稳态导热问题数学描写或者其中称为Laplace算子，对直角坐标系有：给定第1，2，3类边界条件。

第11页：第三类边界条件较常见

第三类边界条件较常见：换热表面外法线未知的表面法向导数已知的表面对流传热系数未知的表面温度已知的流体温度凡能满足上述控制方程和初始条件、边界条件的解是唯一的解(解的唯一性定律）。

已知n

第12页：3.1.3第三类边界条件下非稳态导热的定

3.1.3第三类边界条件下非稳态导热的定性分析以厚为的平板中非稳态导热为例，根据导热物体材料性质和表面换热条件分三种情况：表面换热十分强烈表面换热十分微弱表面热阻导热热阻

第13页：Bi→，可视为表面传热系数h→

• 1)Bi→，可视为表面传热系数h→（Bi=hδ/λ），对流换热热阻→0。

平壁表面温度从冷却过程一开始就降到流体温度t：与之比称为毕渥数(Biotnumber)表面换热十分强烈Bi→第3类边界条件→第1类边界条件式中为导热物体的特征尺度。

第14页：Bi→0，物体的导热系数很大

• 2)Bi→0，物体的导热系数很大、导热热阻→0（Bi=hδ/λ）。

任何时刻物体内温度都趋于均匀一致。

• 3)0<Bi<，情况介于1）和2）之间。

表面换热十分微弱Bi→0，分析最简单表面热阻导热热阻Bi为有限大小