Abaqus 传热与热应力分析(2) - 热传导

传热通常可以分为三种模式：热传导（conduction）、对流传热（convection）和热辐射（radiation）。

1. 热传导
   热传导是通过材料内部分子振动和碰撞传递热量的过程。这种传热方式在固体中最为显著，因为固体的分子排列较为密集，使得热量可以相对容易地传递。热传导的速率取决于材料的热传导系数、温度梯度以及材料的尺寸和几何形状。

在均质体中，热通量 (q) 与负温度梯度成正比：

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其中：

q – 热通量，（W/m^2）；

k – 热传导系数，（W/m/K）；

θ- 温度，（K）；

图片– 温度梯度，（K/m）；

图片– 传热速率，（W）；

A – 面积，（m^2）；

在 Abaqus 中通过定义热传导系数来模拟热传导，这也是传热分析必要的材料参数。热传导系数可以定义为各向同性、正交各向异性或完全各向异性，也可以定义为随温度变化。

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定义热传导系数
2. 一维热传导
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一维热传导示意图
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其中：

图片– 热阻，是一个用来描述物体或系统抵抗热量流动的性质。由公式可知，热阻与热传导路径的长度 L 成正比，与传热截面的面积 A 成反比，以及与材料的热导率 k 成反比。热阻在某种程度上类似于电阻的概念，都是描述某种形式的阻碍，热阻越高，表示热量传递越困难；电阻越高，表示电流传输越受阻。

如下图所示，除了A1>A2外，其余参数都相同，则有R1>R2，可以看到，增加热阻可提高温度梯度。

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不同热阻的传热比较