ANSYS热分析中导热系数的算法

又有一个月没写blog了,这一个月里忙活了好多事,而且多是一波未平一波又起。感受到2009年金融危机后诸多名博“快速死亡”,好多blog的最后更新日期截止到了2010年,“大家都很忙”成为“博客已死”观点最有力的证据。我则是属于死硬派,顶多忙的时候降低一下博客更新频率,一如既往地不看好微信。好吧,拽得多了点,我的专业记者朋友说我适合学新闻,曾经动物保护专业的室友大哥说我适合学生物,好像记得还有人说我适合当女作家……好吧,你们不如直接说我样样通样样松好了。

言归正传,还是唠两句专业内的磕。这几天简直被一个简单的热分析愁死了,因为结果总不是我想要的。昨天才顿悟,原来是温度边界条件设错了,本应加在边界上的温度,加到实体内部去了——想要做温度场梯度,没有供温度变化的路径怎么能看到效果呢,看来应当好好反省一下了。

无论是瞬态还是稳态分析,导热系数,ANSYS里叫KXX,都是一个必备的参数。尤其在稳态分析中,比热之类可以没有,KXX就必须有。而在以往计算中,大多时候kxx的取值是从相关文献那里直接拿来的,这有点不妥。如何得到与自己分析项目符合的导热系数呢?网上有许多参考公式,但都不怎么靠谱。有篇硕士论文倒可以借鉴一下:

但上述方法还是繁琐了一些,联系导热系数的定义:

导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,°C),在1小时内,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米·度(W/m?K,此处的K可用°C代替)。

导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料,导热系数较小。材料的含水率、温度较低时,导热系数较小。

通常把导热系数较低的材料称为保温材料,而把导热系数在0.05瓦/米·度以下的材料称为高效保温材料。

有一种方法倒是可以尝试:在结构的外部和内部埋设温度传感器,在一定时间内持续观测内外温差,查表得该材料的平均导热系数,做几组预估。利用ANSYS建模分析,看用哪种kxx预估数值计算结果与实测温度场分布吻合,于是得出准确的kxx。

当然,我刚刚做的这个小东西没有用试验验证,时间和经济成本都未能允许。

 

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