工程中的数值模拟与仿真——7 热传导问题

常用材料的导热系数表

材料的导热率傅力叶方程式： Q=KA△T/d, R=A△T/Q Q: 热量，W；K: 导热率，W/mk；A：接触面积；d: 热量传递距离；△T：温度差；R: 热阻值导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。所以同类材料的导热率都是一样的，并不会因为厚度不一样而变化。将上面两个公式合并，可以得到 K=d/R。因为K值是不变的，可以看得出热阻R值，同材料厚度d是成正比的。也就说材料越厚，热阻越大。但如果仔细看一些导热材料的资料，会发现很多导热材料的热阻值R，同厚度d并不是完全成正比关系。这是因为导热材料大都不是单一成分组成，相应会有非线性变化。厚度增加，热阻值一定会增大，但不一定是完全成正比的线性关系，可能是更陡的曲线关系。根据R=A△T/Q这个公式，理论上来讲就能测试并计算出一个材料的热阻值R。但是这个公式只是一个最基本的理想化的公式，他设定的条件是：接触面是完全光滑和平整的，所有热量全部通过热传导的方式经过材料，并达到另一端。实际这是不可能的条件。所以测试并计算出来的热阻值并不完全是材料本身的热阻值，应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力大小不同，就会产生不同的接触面热阻值，也会得出不同的总热阻值。所以国际上流行会认可设定一种标准的测试方法和条件，就是在资料上经常会看到的ASTM D5470。这个测试方法会说明进行热阻测试时候，选用多大的接触面积A，多大的热量值Q，以及施加到接触面的压力数值。大家都使用同样的方法来测试不同的材料，而得出的结果，才有相比较的意义。通过测试得出的热阻R值，并不完全是真实的热阻值。物理科学就是这样，很多参数是无法真正的量化的，只是一个

渗碳过程的数值模拟

渗碳过程中表层碳含量的预测与验证摘要渗碳是机械制造业中应用最广泛的一种化学热处理工艺，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热并保温使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。为了了解工件渗碳后的碳浓度分布情况，本设计根据渗碳过程的基本理论和数学模型，通过MATLAB软件编写渗碳过程各种不同边界条件的解析解以及一维数值解的程序，并对不同渗碳时间，渗碳温度以及不同渗碳碳势下的渗碳过程进行模拟，得到渗碳后的碳浓度分布情况。通过计算模拟得到的结果，可以得到不同渗碳工艺条件对渗碳层的组织和性能的影响，进而优化工艺参数。通过合理的控制渗碳时间，渗碳温度和渗碳碳势，我们可以得到渗碳后工件预期的碳浓度分布。在本文中，渗碳时间的延长，渗碳温度的提高以及渗碳碳势的增加都可以增加渗碳层的深度和碳浓度。同时通过计算模拟的出的碳浓度分布与实测的碳浓度分布做比较之后，计算模拟得到的结果和实测值比较符合. 关键词：渗碳；模拟；MATLAB；解析解；数值解

Abstract Carburizing is one of the most widely used chemical heat treatment in mechanical industry, which is mostly applied to low-carbon steel and low alloy steel.In the specific method, the workpiece is placed in an active carburizing medium,heated and keeping one holding time, which could make the active carbon atoms decomposed from carburizing medium diffuse into the surface of the workpiece, and then the affected area can vary in carbon content.it can make the surface of the workpiece obtain a high hardness and improve its abrasion. In order to find out the carbon concentration distribution of the workpiece after carburizing ,this article is based on the basic theory and mathematical model of the carburizing, using MATLAB to write a program of analytical solution and numerical solution of one-dimensional for various boundary conditions during the carburizing process, as well as calculating and simulating the carburizing process at different carburizing time, carburizing temperature and carburizing carbon potential, finally we obtain the distribution of the carbon concentration after the carburizing. Through the final result, we can get the different affects to the structure property of the carburized layer, and then optimize the process parameters. By mean of controlling the carburizing time, carburizing temperature and carburizing carbon potential, the expected Carbon concentration distribution could be gotten. In this text,longer carburizing times, higher temperatures and higher carbon potential lead to greater carbon diffusion into the part as well as increased depth of carbon diffusion. In addition, the results of calculating and simulating are compared to the measured value, the carbon concentration distribution of the workpiece of the results agrees well with the measured value. Key words: Carburizing, Simulate, MATLAB, Analytical solution, Numerical solution

导热理论热传导原理

第二节热传导热传导是由物质内部分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。热传导的机理非常复杂，简而言之，非金属固体内部的热传导是通过相邻分子在碰撞时传递振动能实现的；金属固体的导热主要通过自由电子的迁移传递热量；在流体特别是气体中，热传导则是由于分子不规则的热运动引起的。 4-2-1 傅里叶定律一、温度场和等温面任一瞬间物体或系统内各点温度分布的空间，称为温度场。在同一瞬间，具有相同温度的各点组成的面称为等温面。因为空间内任一点不可能同时具有一个以上的不同温度，所以温度不同的等温面不能相交。、温度梯度 4-3所示，因为在等温面上无温度变化，所以无热量传都有温度变化，在与等温面垂直的方向上温度变化率最大。将相邻两等温面之间的温度差 △ t 与两等温面之间的垂直距离其数学定义式为: gradt 温度梯度 —为向量，它的正方向指向温度增加的方向，如图 n 对稳定的一维温度场，温度梯度可表示为: gradt ( 4-2) dx 三、傅里叶定律导热的机理相当复杂，但其宏观规律可用傅里叶定律来描述，其数学表达式为：或 dQ dS 丄 (4-3) n 式中 —— 温度梯度，是向量，其方向指向温度增加方向，C /m ; n Q ――导热速率，W ; S ――等温面的面积， m 2 ；入比例系数，称为导热系数， W/ ( m ?C) < 式4-3中的负号表示热流方向总是和温度梯度的方向相反，如图4-3所示。傅里叶定律表明：在热传导时，其传热速率与温度梯度及传热面积成正比。必须注意，入作为导热系数是表示材料导热性能的一个参数，入越大，表明该材料导热越快。和粘度卩一样，导热系数入也是分子微观运动的一种宏观表现。 4-2-2导热系数从任一点开始，沿等温面移动，如图递；而沿和等温面相交的任何方向移动， △ n 之比的极限称为温度梯度, (4-1) 4-3所示。图4-3温度梯度与傅里叶定律

热传导

《热传导》的教学设计（教科版五年级下册热单元第六课《热是怎样传递的》）教学背景分析：学生对于热传递有很多实际的经验和认识，例如为什么用橡胶或者木质材料来制作金属炊具的把手，对于固体传热的方式——热传导也有很多初步的了解。由于热的传递过程不能直接通过眼睛进行观察，因此通过本课教学引导学生利用实验的方法感知热是由温度高的一端传递到温度较低的一端。教学目标： 1、热一般情况下会从温度较高的一端（物体）传导到温度较低的一端（物体）；通过直接接触，将热从一个物体传递给另一个物体，或者从物体的一部分传递到另一部分的传热方法叫做热传导；热传导的方向是由热源点向周围各个方向的。 2、设计实验观察热传导的过程和方向；用文字或图示记录，交流观察到的关于热是怎样传导的现象。 3、保持积极的观察探究热传递的兴趣；体验通过积极思考和探究所获得的成功喜悦。通过动手实验，观察现象证明热传导的方向和过程。教学重点：通过设计实验认识热在固体中的传播方式—热传导。教学难点：独立设计实验并进行实验的能力。教学准备：小组：铁架台、铜棍、蜡环、蜡烛、火柴、废液缸、木块、湿布、实验记录单三脚架、金属片、蜡片、蜡烛、火柴、废液、木块、湿布、实验记录单教师：铁架台、十字夹、试管、金鱼、温度计、水、酒精灯、木块、火柴、废液缸、演示文稿板书设计：教学过程

附：实验记录单 “热传导”研究记录第___组研究的问题：热在_____中的传递实验准备：蜡烛、火柴、木块、废液缸、湿布、_______、_______、_______ 实验方案（装置示意图）：实验现象：

我们发现（热在传递时的过程和方向）：_____________________________________ 学习评价 1、交流各组实验记录单。实验后，在装置图上推测一下热的传递方向。 2、解释：炊具上面装把手的原因。课后小结：通过学生主动交流，认真观察，使学生逐步树立与人合作认真细致的科学态度，并初步学会把抽象的或者很难直接观察到的实验现象变得易于观察。通过本课教学，使学生逐步对热的传递及热现象产生兴趣。

浅析水文地质数值模拟的立足点

浅析水文地质数值模拟的立足点 [摘要]对于当前水文地质数值的模拟以及研究，在实践应用过程中出现了新的问题，呈现出来的反差现象比较明显。文章通过数据收集，为研究水文地质数值奠定基础，从而获得数值模拟的立足点。然而该工作应该基于地质以及水文地质条件都符合需求的基础下开展，这样才能保障工作的可行性。在当前的社会发展中，模拟已经成为认识客观事物的重要方式，而其中最重要的就是获取客观科学理论的支撑。因此立足点对于开展水文地质数值模拟有着重要影响，当立足点确定了才能更好的开展工作。 [关键词]水文数值模拟立足点 [中图分类号] P641.73 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-5-175-1 1解析数值模拟立足点 1.1数据收集众所周知，水文地质学是一门应用性很强的学科，该学科的理论形成与地下水的工作开发紧密结合在一起。人类在使用地下水的过程中，对于地下水的运动规律、动态变化以及地下水贮存有着一些认识和了解，

并且随着学科知识不断发展，对这些认识也有了一些总结。水文地质学研究和解决的问题主要是对地质条件的认识和研究，从气象、水文还有一些人为因素进行深入分析，基于水文概念的基础上建立起一个完整的数学模型。每个区域的水文地质特征不尽相同，每个地区的水质情况也不尽相同，这些问题非常复杂。而且在研究过程中还发现，影响地下水的动态因素非常繁杂，这是一种多变的因素。因此在进行研究的时候，可以从水文地质测绘、物探以及钻探角度入手，这样开展工作取得的效果才更加明显和突出。一般在进行野外数据收集时，都希望能够获得立体、综合的效果，这样才可以在掌握了一定的数据资料后能够建立起一套数据库，数据库建立对于模型建立成功有着决定性作用。 1.2建立模型水文地质数学模型它是一个复杂且庞大的关系体，是众多的数学关系表达出来的，这是一种极其客观但同时也很复杂的表达形式。寻找建立起一个水文地质数学模型，会涉及到诸多的参数问题。想要解决参数问题应该从函数关系入手解析，而且函数表示并不是一个简单的数学表现方式。它会受到各个因素的影响，它不是确定不变的，而是随机改变的个体。在

关于热传导问题

本科毕业论文论文题目：关于热传导问题学生姓名：姜丽丽学号：200600910058 专业：物理学指导教师：李健学院：物理与电子科学学院 2010年5月20日

毕业论文（设计）内容介绍论文（设计）题目关于热传导问题选题时间2010.1.10 完成时间2010.05.20 论文（设计）字数 8000 关键词热传导，热量，温度论文（设计）题目的来源、理论和实践意义：题目来源：基础研究。理论和实践意义：在了解热传导的概念基础之上，通过系统地分析热传导的过程，得出热传导的微分方程，从量上对热传导过程有了一个深刻的认识；并且将热传导微分方程应用于解决各种几何形状的固体材料，得出温度分布的情况，以及简单的应用于气体、液体。热传导是深入学习和研究各种传热现象乃至工程热物理各学科的重要基础之一。论文（设计）的主要内容及创新点：主要内容：本文主要通过对热传导过程的理论分析，总结出热量与温度的关系，然后分析各种热传导现象温度的变化规律。创新点：1、总结了不同传热条件下热传导过程中热量与温度的关系； 2、分析了不同条件下热传导温度的变化规律。附：论文（设计）本人签名：2010年5月20日

目录摘要 (1) ABSTRACT (1) 一、引言 (2) 二、热传导理论基础 (2) （一）热传导的概念 (2) （二）温度场与温度梯度 (3) （三）热传导方程 (4) 三、固体、液体、气体热传导及热源的影响 (7) （一）无源热传导温度的变化规律 (8) （二）有源热传导温度的变化规律 (10) 四、影响热传导的因素 (11) 五、热传导的应用 (12) 六、总结 (12) 参考文献 (12)

数值模拟知识

双孔双渗，就是模型中有基质和裂缝两种孔隙体积，基质孔隙是主要的储油空间，裂缝是主要的流动通道，基质和裂缝都有孔隙体积和渗透率，所以叫双孔双渗。什么是重启计算？历史拟合结束后需要进行产量预测，在进行产量预测计算时，不需要再从历史拟合开始时进行计算，可以直接从历史拟合结束的时间接着往下算。这种应用上一次计算的输出作为下一次计算的初始输入计算就叫重启计算。要进行重启计算，首先要定义重启时间步的输出。可以用RPTRST来定义输出每时间步，每月，每年或每隔几月几年重启时间步文件。如果采用多文件格式输出，则文件后缀为：.X0000, .X0001等，如果是单文件输出，则输出文件为.UNRST. 重启文件记录了每时间步模型压力分布，饱和度分布，溶解油气比分布，同时也记录所有井的井位，射孔位置，产量控制。不过重启文件没有记录垂直管流表（VFP表），所以在应用垂直管流表时要记住重启时需加上垂直管流表。 ECLIPSE有两种重启计算方法，快速重启和完全重启。快速重启不需要重新处理RUNSPEC,GRID,EDIT,PROPS和REGIONS部分，如果在历史拟合计算时设了SAVE关键字，这些部分将保存在输出的SAVE文件中，这样在重启计算时不用再计算传导率。完全重启需要重新处理RUNSPEC,GRID,EDIT,PROPS和REGIONS部分，要重新计算传导率。完全重启步骤：在历史拟合部分用RPTRST要求输出重启文件。在PRT文件中检查重启时间对应的重启文件步。将历史拟合文件拷贝为重启文件。删掉SOLUTION部分中的EQUIL和水体部分，用RESTART关键字设重启。在SCHEDULE部分用SKIPREST或删掉所有历史拟合时间步。如果有VFP表，要保留VFP表。增加新时间步进行预测计算。快速重启步骤：在历史拟合部分用SAVE和RPTRST要求输出SAVE文件和重启文件。将历史拟合文件拷贝为重启文件。删掉所有SUMMARY以前部分。用LOAD关键字装载SAVE文件。用RESTART设重启时间。

工程地质数值法

某路基工程施工过程数值模拟摘要本文首先对FLAC3D软件进行了介绍，简明阐述了其特点、应用范围及不足；然后结合具体路堤工程，采用FLAC3D软件对施工过程进行了模拟，生成了初始竖向和水平应力云图、第一次填筑及填筑结束时的沉降云图及水平位移云图；最后生成了路基中心点和坡脚节点的沉降曲线。关键词：FLAC3D；数值模拟；应力云图；沉降云图；位移云图 1 FLAC3D的功能与特性自R.W.Clough 1965年首次将有限元引入土石坝的稳定性分析以来，数值模拟技术在岩土工程领域获得了巨大的进步，并成功解决了许多重大工程问题。特别是个人电脑的出现及其计算性能的不断提高，使得分析人员在室内进行岩土工程数值模拟成为可能，也使得数值模拟技术逐渐成为岩土工程研究和设计的主流方法之一。数值模拟技术的优势在于有效延伸和扩展了分析人员的认知范围，为分析人员洞悉岩体、土体内部的破坏机理提供了强有力的可视化手段。FLAC系列软件的出现，为岩土工程研究工作者提供了一款功能强大的数值模拟工具。 1.1 FLAC3D主要特点 FLAC(Fast Lagrangian Analysis of Continua)是由Itasca公司研发推出的连续介质力学分析，是该公司旗下最知名的软件系统之一，FLAC目前已在全球七十多个国家得到广泛应用，在国际土木工程（尤其是岩土工程）学术界和工业界享有盛誉。 FLAC3D界面简洁明了，特点鲜明。其使用特征主要表现为：命令驱动模式、专一性、开放性。作为有限差分软件，相对于其他有限元软件，在算法上，FLAC3D 有以下几个优点：采用“混合离散法”来模拟材料的塑性破坏和塑性流动，比有限元中通常采用的“离散集成法”更准确、合理；即使模拟静态系统，也采用动态运动方程进行求解，这使得FLAC3D模拟物理上的不稳定过程不存在数值上的障碍；采用显示差分法求解微分方程。采用FLAC3D进行数值模拟时，必须指定有限差分网格、本构关系和材料特性、边界和初始条件，这是FLAC3D求解的一般流程。

材料导热系数表

材料导热系数表金属导热系数表（W/mK) 热传导系数的定义为：每单位长度、每K，可以传送多少W的能量，单位为W/mK。其中“W”指热功率单位，“m”代表长度单位米，而“K”为绝对温度单位。该数值越大说明导热性能越好。以下是几种常见金属的热传导系数表：银429 铜401 金317 铝237 铁80 锡67 铅34.8 各种物质导热系数！ material conductivity K (W/m.K) diamond 钻石2300 silver 银429 cooper 铜401 gold 金317

aluminum 铝237 各物质的导热系数物质温度导热系数物质温度导热系数亚麻布50 0.09 落叶松木0 0.13 木屑50 0.05 普通松木45 0.08～0.11 海砂20 0.03 杨木100 0.1 研碎软木20 0.04 胶合板0 0.125 压缩软木20 0.07 纤维素0 0.46 聚苯乙烯100 0.08 丝20 0.04～0.05 硫化橡胶50 0.22～0.29 炉渣50 0.84 镍铝锰合金0 32.7 硬质胶25 0.18 青铜30 32～153 白桦木30 0.15 殷钢30 11 橡木20 0.17 康铜30 20.9 雪松0 0.095 黄铜20 70～183 柏木20 0.1 镍铬合金20 12.3～171 普通冕玻璃20 1 石棉0 0.16～0.37 石英玻璃4 1.46

纸12 0.06～0.13 燧石玻璃32 0.795 皮棉4.1 0.03 重燧石玻璃12.5 0.78 矿渣棉0 0.05～0.14 精制玻璃12 0.9 毡0.04 汽油12 0.11 蜡0.04 凡士林12 0.184 纸板0.14 “天然气”油12 0.14 皮革0.18～0.19 甘油0 0.276 冰2.22 煤油100 0.12 新下的雪0.1 蓖麻油500 0.18 填实了的雪0.21 橄榄油0 0.165 瓷1.05 已烷0 0.152 石蜡油0.123 二氯乙烷0.147 变压器油0.128 90%硫酸0.354 石油0.14 醋酸18 石蜡0.12 硝基苯0.159 柴油机燃油0.12 二硫化碳0.144 沥青0.699 甲醇0.207 玄武岩2.177 四氯化碳0.106 拌石水泥1.5 三氯甲烷0.121 花岗石2.68～3.35 氨气* 0.022 丙铜0.177 水蒸汽* 0.0235～0.025 苯0.139 重水蒸汽* 0.072

加工过程的数值模拟作业

材料加工数值模拟论文专业：材料加工姓名：闫禹伯学号：2013432109

第一章．铸造过程的数值模拟分析传统铸件的生产是根据经验确定铸造工艺，先试浇铸，检验试样是否存在浇铸缺陷，如有则修改工艺方案，然后重复上述过程，直至获得合格铸件。由于这种方法必须在浇铸后才能对铸件工艺是否合理进行评价，因而该方法存在设计周期长、生产成本高、效率低等缺点；而且得到的往往不是最终铸造工艺，对于大型或复杂形状铸件该缺点显得更加突出。铸造CAE模拟技术是利用计算机技术来改造和提升传统铸造术，对降低产品的成本、提高铸造企业的竞争力有着不可替代的作用。一．铸造过程数值模拟的发展现状计算机技术的飞速发展，已使其自电力发明以来最具生产潜力的工具之一，数字化时代正一步步向我们走来。计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程分析（CAM）和计算机辅助制造（CAE）等技术在材料科学领域的应用正在不断扩大和深入，已经成为材料科学领域的技术前沿和十分活跃的研究领域。就铸造领域而言，铸造过程数值模拟已经成为计算机在铸造研究和生产应用中最为核心的内容之一，涉及铸造理论、凝固理论、传热学、工程力学、数值分析、计算机图形学等多个学科[1-5]，是公认的材料科学的前沿领域。铸造过程数值模拟技术经过了四十年的发展历程，其间，从简单到复杂、从温度场发展到流动场、应力场，从宏观模拟深入到微观领域，从普通的重力铸造拓展到低压、压铸等特种铸造，从实验室研究进入到工业化实际应用。特别是近些年来，在包括计算机硬件、软件、信息处理技术以及相关学科的强有力的支持下，数值模拟技术在人类社会的各个领域得到了广泛的应用，取得了长足的进步。如果说10年前，大多数铸造技术人员对模拟仿真技术还抱有观望、怀疑的态度的话，那么10年后的今天，已有众多的企业纷纷采用数值模拟技术，应用于实际生产。目前欧美日等西方发达国家的铸造企业普遍应用了模拟技术，特别是汽车铸件生产商几乎全部装备了仿真系统，成为确定工艺的固定环节和必备工具。上世纪90年代中后期以来，国内铸造厂家逐渐认识到其重要性，纷纷引入该技术，目前已有超过200家铸造企业拥有模拟仿真手段，在实际生产中起到了较为

常见材料导热系数(史上最全版)

导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力，又称为热导率，单位为W/mK。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。不同成分的导热率差异较大，导致由不同成分构成的物料的导热率差异较大。单粒物料的导热性能好于堆积物料。稳态导热：导入物体的热流量等于导出物体的热流量，物体内部各点温度不随时间而变化的导热过程。非稳态导热：导入和导出物体的热流量不相等，物体内任意一点的温度和热含量随时间而变化的导热过程，也称为瞬态导热过程。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秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ表示，单位为瓦/米·度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(我国国家标准规定，凡平均温度不高于350℃时导热系数不大于0.12W/(m·K)的材料称为保温材料），而把导热系数在0.05瓦/米摄氏度以下的材料称为高效保温材料。导热系数高的物质有优良的导热性能。在热流密度和厚度相同时，物质高温侧壁面与低温侧壁面间的温度差，随导热系数增大而减小。锅炉炉管在未结水垢时，由于钢的导热系数高，钢管的内外壁温差不大。而钢管内壁温度又与管中水温接近，因此，管壁温度（内外壁温度平均值）不会很高。但当炉管内壁结水垢时，由于水垢的导热系数很小，水垢内外侧温差随水垢厚度增大而迅速增大，从而把管壁金属温度迅速抬高。当水垢厚度达到相当大（一般为1~3毫米）后，会使炉管管壁温度超过允许值，造成炉管过热损坏。对锅炉炉墙及管道的保温材料来讲，则要求导热系数越低越好。一般常把导热系数小于0。8x10的3次方瓦/（米时·摄氏度）的材料称为保温材料。例如石棉、珍珠岩等填缝导热材料有:导热硅脂、导热云母片、导热陶瓷片、导热矽胶片、导热双面胶等。主要作用是填充发热功率器件与散热片之间的缝隙，通常看似很平的两个面,其实接触面积不到40%,又因为空气是不良导热体，导热系数仅有0.03w/m.k,填充缝隙就是用导热材料填充缝隙间的空气. 傅力叶方程式： Q=KA△T/d, R=A△T/Q Q: 热量，W K: 导热率，W/mk A：接触面积 d: 热量传递距离△T：温度差 R: 热阻值将上面两个公式合并，可以得到 K=d/R。因为K值是不变的，可以看得出热阻R值，同材料厚度d是成正比的。也就说材料越厚，热阻越大。但如果仔细看一些导热材料的资料，会发现很多导热材料的热阻值R，同厚度d并不是完全成正比关系。这是因为导热材料大都不是单一成分组成，相应会有非线性变化。厚度增加，热阻值一定会增大，但不一定是完全成正比的线性关系，可能是更陡的曲线关系。实际这是不可能的条件。所以测试并计算出来的热阻值并不完全是材料本身的热阻值，应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力大小不同，就会产生不同的接触面热阻值，也会得出不同的总热阻值。所以国际上流行会认可设定一种标准的测试方法和条件，就是在资料上经常会看到的ASTM D5470。这个测试方法会说明进行热阻测试时候，选用多大的接触面积A，多大的热量值Q，以及施加到接触面的压力数值。大家都使用同样的方法来测试不同的材料，而得出的结果，才有相比较的意义。通过测试得出的热阻R值，并不完全是真实的热阻值。物理科学就是这样，很多参数是无法真正的量化的，只是一个“模糊”的数学概念。通过这样的“模糊”数据，人们可以将一些数据量化，而用于实际应用。此处所说的“模糊” 是数学术语，“模糊”表示最为接近真实的近似。

人们都知道热传导有三种形式

人们都知道热传导有三种形式：辐射、传导、对流。 ①热传导：热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一系统的现象叫做热传导。热传导是固体中热传递的主要方式。在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。各种物质的热传导性能不同，一般金属都是热的良导体，玻璃、木材、棉毛制品、羽毛、毛皮以及液体和气体都是热的不良导体，石棉的热传导性能极差，常作为绝热材料。热从物体温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式叫做热传导。 ②对流：液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程。对流是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流现象比液体明显。对流可分自然对流和强迫对流两种。自然对流往往自然发生，是由于温度不均匀而引起的。强迫对流是由于外界的影响对流体搅拌而形成的。靠气体或液体的流动来传热的方式叫做对流。 ③热辐射：物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领，这种热传递的方式叫做热辐射。热辐射虽然也是热传递的一种方式，但它和热传导、对流不同。它能不依靠媒质把热量直接从一个系统传给另一系统。热辐射以电磁辐射的形式发出能量，温度越高，辐射越强。辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500摄氏度以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射。热辐射是远距离传热的主要方式，如太阳的热量就是以热辐射的形式，经过宇宙空间再传给地球的。高温物体直接向外发射热的现象叫做热辐射。热的导体各种物体都能够传热，但是不同物质的传热本领不同．容易传热的物体叫做热的良导体，不容易传热的物体叫做热的不良导体。金属都是热的良导体。瓷、木头和竹子、皮革、水都是不良导体。金属中最善于传热的是银，其次是铜和铝．最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花，石棉、软木和其他松软的物质。液体，除了水银外，都不善于传热，气体比液体更不善于传热．散热器材料的选择散热片的制造材料是影响效能的重要因素,选择时必须加以注意!目前加工散热片所采用的金属材料与常见金属材料的热传导系数: 金 317 W/mK 银429 W/mK 铝401 W/mK 铁237 W/mK 铜 48 W/mK AA6061型铝合金155 W/mK AA6063型铝合金201 W/mK ADC12型铝合金96 W/mK AA1070型铝合金226 W/mK AA1050型铝合金209 W/mK 热传导系数的单位为W/mK,即截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文(1K＝1℃)时的热传导功率. 热传导系数自然是越高越好,但同时还需要兼顾到材料的机械性能与价格.热传导系数很高的金、银,由于质地柔软、密度过大、及价格过于昂贵而无法广泛采用;铁则由于热传导率过低,无法满足高热密度场合的性能需要,不适合用于制作计算机空冷散热片.铜的热传导系数同样很高,可碍于硬度不足、密度较大、成本稍高、加工难度大等不利条件,在计算机相关散热片中使用较少,但近两年随着对散热设备性能要求的提高,越来越多的散热器产品部分甚至全部采用了铜质材料.铝作为地壳中含量最高的金属,因热传导系数较高、密度小、价格低而受到青睐;但由于纯铝硬度较小,在各种应用领域中通常会掺加各种配方材料制成铝合金,寄此获得许多纯铝所不具备的特性,而成为了散热片加工材料的理想选择.

材料与热传递

热传递，是热从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差，就会有热传递现象发生，并且将一直继续到温度相同的时候为止。发生热传递的唯一条件是存在温度差，与物体的状态，物体间是否接触都无关。热传递的结果是温差消失，即发生热传递的物体间或物体的不同部分达到相同的温度。在热传递过程中，物质并未发生迁移，只是高温物体放出热量，温度降低，内能减少（确切地说是物体里的分子做无规则运动的平均动能减小），低温物体吸收热量，温度升高，内能增加。因此，热传递的实质就是能量从高温物体向低温物体转移的过程，这是能量转移的一种方式。热传递转移的是热能，而不是温度。编辑本段热传递有三种方式传导、对流和辐射。 1、传导：它具有依靠物体内部的温度差或两个不同物体直接接触，在不产生相对运动，仅靠物体内部微粒的热运动传递了热量； a.固体与液体：分子碰撞； b.固体与固体间：自由电子运动； c.气体之间：分子热运动； 2、对流：流体中温度不同的各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递的过程；（1）自然对流：靠物体的密度差，引起密度变化的最大因素是温度；（2）受迫对流：（是靠认为作功）受到机械作用或压力差而引起的相对运动；[1] 3、热辐射：物体通过电磁波传递能量的过程称为辐射，由于热的原因，物体的内能转化为电磁波的能量而进行的辐射过程。任何物体只要在0K以上，就能发生热辐射，是红外线探测运用的较广，在空分中运用的较少，板翅式换热器真空钎焊加热是依靠热辐射。钎焊的目的是破坏铝材表面严密的氧化铝膜，650℃高温，以前是运用盐熔炉，能耗大；影响换热系数的几个因素： 1、流体的流动状态： a.层流：易产生热边界层； b.紊流：破坏热边界层，多运用紊流； c.过渡层： 2、流体的流速：流速大，大； 3、放热面形状：光滑：大；粗糙：小。传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分，叫做传导。热传导是固体中热传递的主要方式。在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。各种物质都能够传导热量，但是不同物质的传热本领不同。善于传热的物质叫做热的良导体，不善于传热的物质叫做热的不良导体。各种金属都是热的良导体，其中最善于传热的是银，其次是铜和铝。瓷、纸、木头、玻璃、皮革都是热的不良导体。最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。液体中，除了水银以外，都不善于传热，气体比液体更不善于传热。对流是靠液体或气体的流动来传热的，是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流现象比液体更明显。利用对流加热或降温时，必须同时满足两个条件：一是物质可以流动，二是加热方式必须能促使物质流动。辐射：由物体沿直线向外射出，叫做辐射。用辐射方式传递热，不需要任何介质，因此，辐射可以在真空中进行。地球上得到太阳的热，就是太阳通过辐射的方式传来的。一般情况下，热传递的三种方式往往是同时进行的。编辑本段更多信息补充内容：一、热传递与动量传递、质量传递并列为三种传递过程。二、热传递与热传导的关系有许多人在学习物理、解答物理习题时，常把热传递与热传导混为一谈，CPU热传递认为热传递与热传导描述的是同一物理过程，殊不知它们是两个不同的概念。由内能与热能一节以及热、热运动与热现象的阐述可知，物体的内能就是组成物体全部分子、原子的动能、势能和内部电子能等总和，物体内能的改变可以通过分子、原子有规则运动的能量交换来达成，也可以通过分子、原子的无规则运动的能量交换来达成（或者是两者兼有）。前者能量交换的方式就是作宏观机械功的方式，后者能量交换的方式就是所谓的热传递。更确切地讲，所谓热传递就是没有作宏观机械功而使内能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分的过程。它通过热传导、对流和热辐射三种方式来实现。实际热传递过程中，这三种方式常常是相伴进行的，重要的是看哪一种方式占主要地位。在热力学中，把除了热传递以外的其他一切能量转移方式都归于作功。所以，热传递和作功是能量转移的两种方式，除此之外没有其他方式。由以上论述可知，热传递是能量传递的一种方式，它具体又包括热传导、对流和热辐射三种形式。为了帮助大家能把热传递与热传导更好地加以区别，下面我们有必要对热传导、对流和总辐射分别作论述。编辑本段实质热传导指的是物质系统（气体、液体或固体），由于内部各处温度不均匀而引起的热能（内能）从温度较高处向温度较低处输运的现象。热传导的实质是由大量分子、原子或电子的相互碰撞，而使热能（内能）从物体温度较高部分传到温度较低部分的过程。热传导是固体中热传递的主要方式，在气体、液体中它往往与对流同时发生。各种物质的热传导性能不同，热传导过程的基本定律是傅里叶定律。对流作为热传递的一种途径，是流体（气体、液体）中热传递的主要方式。它是指流体中较热部热传递与热传导分和较冷部分在流体本身的有序的循环流动下的相互搀和，使温度趋于均匀从而达到热能（内能）传递的过程。对流往往自发产生，这是由于温度不均匀性所引起的压力或密度差异的结果。至于热辐射，它是指受热物体以电磁辐射的形式向外界发射并传送能量的过程。物体温度越高，辐射越强。与热传导、对流不同，热辐射能把热能以光的速度穿过真空，从一个物体传给另一个物体。任何物体只要温度高于绝对零度，就能辐射电磁波，波长为0．4～40微米范围内的电磁波（即可见光与红外线）能被物体吸收而变成热能，故称为热射线。因电磁波的传播不需要任何媒质，所以热辐射是真空中唯一的热传递方式。例如，太阳传给地球的热能就是以热辐射的方式经过宇宙空间而来的。由此可见，热传导与热传递是两个从属关系概念，热传递概念的外延明显宽于热传导概念的外延，故热传递是一个属概念，而热传导是一个种概念。编辑本段热传递的实质用热传递的方式来改变物体内能，就是一个物体的一部分内能转移给另一热传递个物体，或者是内能从同一物体的高温部分转移给低温部分。（内能转移过程）颜色深的吸收热量多两个物体之间或者一个物体的两部分之间能够发生热条件,那就只有一个原因:存在温度差.火焰与水壶之间能发生热传递,就是因为火焰的温度比水壶的温度高.水开始烧后不久,就能看到壶中的水在对流,也就是因为下面的水比上面的水的的温度高了些. 热传递的定义: 热传递，是热从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差，就会有热传递现象发生，并且将一直继续到温度相同的时候为止。发生热传递的唯一条件是存在温度差，与物体的状态，物体间是否接触都无关。热传递的结果是温差消失，即发生热传递的物体间或物体的不同部分达到相同的温度。热传递基础知识及各种导热材料应用咨询：简介电子产品热管理过程的目标是从半导体与周围环境的结合部分有效的散热。该过程可以

简单热传导的例子

Simple Conduction Example Introduction This tutorial was created using ANSYS 7.0 to solve a simple conduction problem. The Simple Conduction Example is constrained as shown in the following figure. Thermal conductivity (k) of the material is 10 W/m*C and the block is assumed to be infinitely long. Preprocessing: Defining the Problem 1.Give example a Title 2.Create geometry Preprocessor > Modeling > Create > Areas > Rectangle > By 2 Corners > X=0, Y=0, Width=1, Height=1 BLC4,0,0,1,1 3.Define the Type of Element Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete... > click 'Add' > Select Thermal Solid, Quad 4Node 55 ET,1,PLANE55

For this example, we will use PLANE55 (Thermal Solid, Quad 4node 55). This element has 4 nodes and a single DOF (temperature) at each node. PLANE55 can only be used for 2 dimensional steady-state or transient thermal analysis. 4.Element Material Properties Preprocessor > Material Props > Material Models > Thermal > Conductivity > Isotropic > KXX = 10 (Thermal conductivity) MP,KXX,1,10 5.Mesh Size Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > ManualSize > Areas > All Areas > 0.05 AESIZE,ALL,0.05 6.Mesh Preprocessor > Meshing > Mesh > Areas > Free > Pick All AMESH,ALL Solution Phase: Assigning Loads and Solving 1.Define Analysis Type Solution > Analysis Type > New Analysis > Steady-State ANTYPE,0 2.Apply Constraints For thermal problems, constraints can be in the form of Temperature, Heat Flow, Convection, Heat Flux, Heat Generation, or Radiation. In this example, all 4 sides of the block have fixed temperatures. {Solution > Define Loads > Apply Note that all of the -Structural- options cannot be selected. This is due to the type of element (PLANE55) selected. {Thermal > Temperature > On Nodes {Click the Box option (shown below) and draw a box around the nodes on the top line.

数值模拟在工程施工中的重要性

数值模拟在工程施工中的重要性 ――midas GTS在施工中的应用近几年来，国内地下空间迅速发展，地下空间的利用已扩展到各个领域，发挥着重要的社会和经济效益。但同时，由于地下空间完全不同于地上结构，使得各工程师面临很多新的难题及挑战。土体或岩体作为一种常见材料，是组成我们地球家园的主要物质；但相对于其它建筑材料，它又具有特殊性和复杂性，其物理性质由多个因素决定，如饱和度、土颗粒排列形式、颗粒之间的化学物质等等，不同的土体在遇水后反应也不一样，如黄土遇水湿陷，膨胀土遇水膨胀等等。因此，土体或围岩受力后的变形绝不仅仅是由单一的荷载大小来决定。虽然对土体的研究已有很长一段历史，但正是由于土体性质的复杂性，学术界对岩土的许多问题仍然存在着许多争议，工程界许多工程事故的发生也给岩土工程师们带来许多挑战，如地铁坍塌、城市基坑开挖引起邻近建筑物的倒塌、降雨引起的边坡失稳、水库坝决堤等等。对于很多岩土问题，有经验的工程师喜欢靠经验，但随着地下结构复杂化，将经验与理论结合在岩土工程中已成了不可逆转的趋势。对于施工人员来说，施工过程中工程的安全性尤为重要，很多岩土工程的事故都是由于施工出现问题而发生，如杭州等地的地铁事故、上海楼倒倒事故、海南万宁水库溃败事故等等，给我们的生命财产带来严重损失，但我们可以根据实际监测，结合数值模拟进行施工监控，从而将会极大程度地降低事故发生的可能性。此外，由于勘察技术有限，对于许多土体周边的环境并不能完全准确勘测，往往会在施工过程中出现临时改线、选线等，既要保证安全性，又要经济合理化，此时就对施工人员有很高的要求。用数值模拟作为指导，分析不同的设计方案，最后选择最有利的方案将是每会施工人员应具备的能力。鉴于此，各施工单位对数值模拟的技术人员要求也越来越高。 midas GTS是一款专用的岩土有限元分析软件，同时具有施工阶段分析、衬砌设计、渗流分析、边坡分析、固结分析、动力分析等岩土分析功能。此外，为了满足广大中国用户的习惯，提高工作效率，midas GTS具有简洁的操作平台、便利的建模流程、详细的联机帮助等，是有限元初学者的最佳入门学习软件。以下是midas GTS在岩土施工工程中的应用实例分享：