專業(yè)級課程名稱熱工基礎(chǔ).doc

1、重慶科技學(xué)院教案用紙第 4 次課課題：不穩(wěn)定導(dǎo)熱（2 學(xué)時）一、本課的基本要求1掌握固體不穩(wěn)定導(dǎo)熱的特點。2掌握傅里葉數(shù)、畢渥數(shù)的表達式及物理意義。3會計算固體不穩(wěn)定導(dǎo)熱溫度場。二、本課的重點、難點重點：固體不穩(wěn)定導(dǎo)熱的特點。難點：固體不穩(wěn)定導(dǎo)熱溫度場計算。三、作業(yè)習(xí)題 P172 10-18 10-19 10-21四、教參及教具動量、熱量、質(zhì)量傳輸原理 高家銳主編重慶大學(xué)出版社圖 10-13 圖 10-14 圖 10-17 圖 10-24 圖 10-2710.2不穩(wěn)定導(dǎo)熱對象：固體tf ( x, y, z, ) ， t0方法：求解F-K 方程解析法、有限差分法10.2.1基本概念1微分方程式固

2、體 F-K 方程簡化為ta2t2 t2tx2y 2z 2一維不穩(wěn)定導(dǎo)熱t(yī)a2 t平壁厚度、圓筒壁徑向x 22開始和邊界條件開始0 tf ( x)t 0C邊界 第一類t wf ()C第二類qwf ()C第三類t ff( )C hf ( )Ch ( tw t f ) t wn3相關(guān)特征數(shù)傅里葉數(shù)Foa溫度場隨時間變化 Fo穩(wěn)定l2l畢渥數(shù)Bihl物體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻1物體表面以外的傳熱熱 阻hl定形尺寸平壁：厚度之半（對稱加熱）圓筒壁：半徑hl努塞爾數(shù)Nul定形尺寸平壁：長度第頁重慶科技學(xué)院教案用紙管道：內(nèi)徑4薄材與厚材物體內(nèi)外溫度差的相對大小表示。Bi0.1薄材5有限厚與無限厚透熱深度超過物體實際

3、厚度有限厚圖 10-13P152透熱深度未超過物體實際厚度無限厚 圖 10-14P15210.2.2分析解1第三類邊界條件“有限厚”圖 10-17 P154t2tax 2開始條件：0t t0邊界條件：xh ( t ft w ) txx分離變量法wt ft wf ( Bi , Fo )xt ft00mtft mf ( Bi , Fo ) x0圖 10-18P155tft00tft if ( Bi ,x ) x圖 10-19P156mtft 0twtmFoaBih圓柱體、球體？2例 10-10 P1562第一類邊界條件“有限厚”圖 10-23 P158t2 tax 2開始條件： 0tt0邊界條件：

4、xtt w分離變量法mt wt mf ( Fo )圖 10-25 P159t wt 00t mFoa2被加熱物體體積柱體、球體 lV / A被加熱物體表面積例 10-11 P1593第一類邊界條件“無限厚”圖 10-27 P160t2tax 2開始條件：0tt 0邊界條件：x0tt w第頁重慶科技學(xué)院教案用紙xtt 0拉普拉斯變換法t wt ( x ,)erf (1圖 10-28 P161t wt 0)02Fotx,aFo2例 10-13 P162x第頁重慶科技學(xué)院教案用紙第 5 次課課題：不穩(wěn)定導(dǎo)熱（2 學(xué)時）一、本課的基本要求1掌握顯式差分方程、隱式差分方程的優(yōu)缺點。2會利用有限差分法計算

5、固體不穩(wěn)定導(dǎo)熱溫度場。二、本課的重點、難點重點：利用有限差分法計算固體不穩(wěn)定導(dǎo)熱溫度場。難點：利用有限差分法計算固體不穩(wěn)定導(dǎo)熱溫度場。三、作業(yè)習(xí)題 P173 10-23（課外上機）四、教參及教具動量、熱量、質(zhì)量傳輸原理 高家銳主編重慶大學(xué)出版社圖 10-3010.3有限差分法分析解法比較簡單的問題 連續(xù)函數(shù)數(shù)值解法幾何條件、邊界條件較復(fù)雜，變物性問題。有限差分法、有限元法離散函數(shù)1基本思想2 t 微商 差商2 t微分方程tt差分方程aax2x 22有限差分法（1）差分格式圖 10-30 P164前差分ttik 1t iktkx后差分ttikt ik 1tkxt ik1t ikxixtiktik

6、1xix2 tx ix 2中心差分(t1 (tt) x i1xxxxx x1x ii221t ik1t kt ikt ik 1t ik1 2t iktik1(i)x2xxx（2）差分方程顯式t2 t取中心差分k 取前差分x2x it ik 1t ikat ik12 t ikt ik1x 2ti k 1Fo ( tik1tik1 )( 12Fo) t ika傅里葉數(shù)其中 為時間步長， x 為空間步長。Fo2x、 x計算越準(zhǔn)確；、 x計算速度快。第頁重慶科技學(xué)院教案用紙優(yōu)點：不聯(lián)立解方程。缺點：、 x 的選擇受限制。12Fo 01Fot2 t2隱式取后差分取中心差分kx2xitik 1tik1k 1k 1kti12titi 1ax2k(1k1k1k1ti2Fo) t iFo ( ti1t i 1)優(yōu)點：、 x 的選擇不受限制。缺點：聯(lián)立解方程。工程計算：盡量選用顯格式。隱格式 二維不穩(wěn)定、三維不穩(wěn)定導(dǎo)熱。例 10-15 P170本章小結(jié)：主要內(nèi)容：不穩(wěn)定導(dǎo)熱的基本概念，表面溫度為常數(shù)時的有限厚物體的不穩(wěn)定導(dǎo)熱，介質(zhì)溫度為常數(shù)時的有限厚物體的不穩(wěn)態(tài)導(dǎo)數(shù)，導(dǎo)熱的有限差分計算。重點：不穩(wěn)定導(dǎo)熱的基本概念，一維不穩(wěn)