论文题目: 外热源温度场模拟及其在导热系数测试中应用
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料加工工程
作者: 李萍
导师: 张薇
关键词: 热源,温度场,导热系数,数值模拟,测试
文献来源: 南京工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 了解具有内、外热源温度场的分布以及温度场变化带来的能量传递是日常生活和工程实际非常关心的问题。由于目前房屋建筑隔热保温性能的要求越来越高，砌筑好的建筑物在鉴定验收中迫切的要求进行保温性能的在线检测。利用工程计算软件MTLAB对具有外热源的温度场进行数值模拟，对材料导热系数的测试具有重大的指导意义。 本文详述了导热系数测定原理、方法以及测定现状，综述了求解导热问题的各种方法，指出了课题研究意义、研究内容和拟采取的技术路线。 文中应用传热基本理论知识和数值求解工具MATLAB，对具有点、线热源的温度场进行分析求解，并结合模拟结果对点热源法在线检测平壁的导热系数和热线法测试固体材料的导热系数这两种测试方法进行了评述。 根据点热源平壁导热的数学模型，直接调用工程软件MATLAB偏微分方程工具箱中的命令函数进行编程，完成了对点热源平壁导热温度场的数值计算，给出了模拟计算的影响因素，如：点热源加热功率、热源直径、对流换热条件、平壁的材料、平壁的几何条件，并分析了这些因素对模拟结果的影响。 点热源导热温度场的模拟结果，证明用点热源法在线检测平壁导热系数从理论上是可行的。有望解决目前建筑平壁材料导热系数只能进行实验室测试的问题。 结合点热源导热温度场的模拟结果，初步确定点热源法在线检测平壁导热系数的测试方案。文中指出，测试时可用激光、白炽灯等加以适当的光学辅助系统作为提供热源的设备，可采用镍铬．镍硅热电偶来检测温度。并给出最佳的施加热源参数，即：点热源加热功率150w、热源直径0.15m、热流密度8488.6w／m~2。对流换热条件对实际测试结果的影响很大，因而在测试过程中边界条件的控制显得尤为重要。由模拟结果得到，热源面为绝热条件，待测面维持比较小的对流换热条件时，可在较短的时间内进行平壁导热系数的测试，是比较理想的测试条件。 热线法测试材料导热系数是一种比较成熟的测试方法，由于点、线热源两种模型的计算方法相似，借助热线法测试结果与线热源模型模拟结果对比，可间接验证点热源模拟计算的正确性。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 导热系数测定方法概述
1.2.1 导热系数测定的重要意义
1.2.2 导热系数测定现状
1.2.3 导热系数测定原理与方法
1.3 热传导数值求解方法概述
1.3.1 基本概念
1.3.2 热传导微分方程和定解条件
1.3.3 温度场求解方法概述
第二章 课题内容及研究思路
2.1 课题研究目的与意义
2.2 研究内容
2.3 技术路线
2.3.1 软件的使用
2.3.2 技术方案
第三章 点热源模型的导热过程模拟
3.1 点热源物理模型和数学模型
3.2 点热源模型的导热过程分析
3.2.1 不同热流密度下导热过程的比较
3.2.2 不同对流换热条件下导热过程的比较
3.2.3 不同厚度的平壁导热过程的比较
3.2.4 不同材质的平壁导热过程比较
3.3 点热源法在线检测平壁导热系数方案的提出
3.4 小结
第四章 热线法测试导热系数
4.1 热线法测试导热系数的原理
4.2 测试流程与方法
4.2.1 实验设备
4.2.2 测试装置及流程
4.3 测试结果讨论
4.3.1 结果讨论
4.3.2 误差分析
4.4 小结
第五章 线热源模型的导热过程模拟
5.1 线热源物理模型和数学模型
5.2 线热源模型的导热过程分析
5.2.1 不同厚度模型导热过程的比较
5.2.2 两种材料导热过程的比较
5.3 测试与模拟的导热过程比较
5.4 小结
第六章 点、线热源模型的比较
6.1 两种模型解析解的分析
6.2 点、线热源模型导热过程的比较
6.3 两种模型在导热系数测试中的应用比较
6.3.1 点热源模型在导热系数测试中的应用
6.3.2 线热源模型在导热系数测试中的应用
6.4 小结
第七章 结论
7.1 本文研究的主要结论
7.2 研究展望
参考文献
成果
致谢
发布时间: 2007-03-23
参考文献
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