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傳熱學就是研究由溫差引起的熱能傳遞規律的科學，其作用是利用可以預測能量傳遞速率的一些定律來補充熱力學分析。傳熱學與空氣動力學有著緊密的關系，了解傳熱學的相關知識有助于解決汽車空氣動力學中發動機冷卻、新能源汽車熱管理以及駕駛室空調性能優化等問題。下面分別介紹熱能傳遞的三種基本方式和傳熱學的研究方法。一、熱能傳遞的三種基本方式熱傳遞有三種基本方式，分別為熱傳導、熱對流和熱輻射。

如果液體在密閉的外殼中，逸出的分子就會充滿空氣空間。一些“逃逸”的液體分子甚至會重新進入液體。最終，從液體中逸出的分子數量等于重新進入液體的分子數量。當這種情況發生時，我們稱空氣空間為飽和蒸汽。由于分子在這個外殼內施加壓力，我們稱之為飽和蒸汽壓。如果我們增加空氣空間內的壓力，或減少空氣空間的體積，蒸汽將包含比它所能容納的更多的流體顆粒。然后我們可以說我們已經使蒸汽過飽和了。

圖 4：汽車前部的靜壓分布和外部空氣動力學視圖圖 5 清楚地表明，發動機和消聲器表面的溫度和熱通量都不是恒定的。如果沒有同時捕獲共軛傳熱效應的耦合 CFD 仿真，則絕對無法對發動機和排氣系統中的熱相互作用進行準確建模。圖 5a：發動機表面溫度圖 5b：發動機周圍的水平剖切面如圖 6 和圖 7 所示，較大的溫差會導致強烈的輻射傳熱。

無論何時將一個加熱或冷卻的零件暴露在空氣中，熱量就會通過對流在零件和空氣間相互傳遞。空氣的流動既可以通過風扇強制形成，也可以由空氣溫度變化引起的自然浮力變化形成。今天，我們來看看在 COMSOL Multiphysics? 軟件中模擬各類對流傳熱的幾種不同方法。簡單的開始:傳熱系數 我們先來看一個母線板焦耳熱模型，如下圖所示。

01 研究背景現代燃氣輪機中的內部空氣流動系統對散熱、輸送冷卻空氣、輪輞密封、保持軸承負載、隔離油系統等具有至關重要的作用。因此轉盤腔是轉輪機械系統中的重要部件，轉盤腔包括封閉的轉子-定子腔，徑向流出/流入/軸向通流的旋轉腔等類型。本案例的目的是研究旋轉盤腔中的復雜流動和傳熱機制，并驗證CFD仿真軟件作為解決渦輪機械內部空氣系統相關問題的可行性。

本案例的目的是研究旋轉盤腔中的復雜流動和傳熱機制，并驗證CFD仿真軟件作為解決渦輪機械內部空氣系統相關問題的可行性。

一、電子設備的組合傳熱模式盡管我們已經詳細介紹了三種傳熱模式，但在實際工程中，我們通常會看到三種模式同時結合的情況。例如，在計算機芯片中，熱量以平行路徑從結傳導到外殼和引線。然后，熱量從引線傳導到電路板，并從外殼傳導到散熱器。同時，導線和散熱器中的熱量被對流到空氣中并輻射到周圍環境中。如下圖所示三種模式下用于傳熱和熱阻的方程。

圖11 一種LAES系統原理圖超臨界壓縮空氣儲能系統（SC-CAES）SC-CAES系統為陳海生研究員提出，其利用空氣的超臨界特性，在蓄熱/冷過程中高效傳熱/冷，并將空氣以液態形式儲存，實現系統高效和高能量密度的優點，系統兼具 TS-CAES和LAES的特點，同時擺脫了依賴大型儲氣室和化石燃料的問題。

三、模型邊界設置1、 木箱外表面、底面、目前內裸露在空氣中的面設置為對流傳熱邊界，向外界環境散熱（convention wall），外表面與空氣接觸，對流傳熱系數20，底面與大地接觸，對流傳熱系數100；2、 聚氨酯上表面溫度較高且與空氣直接接觸，對流傳熱系數100；3、 聚氨酯與木箱接觸的壁面設置為耦合面；4、 環境溫度設定為20℃。

它由隔板、翅片和封條三種元件組成，一般燃氣流道與空氣流道相間積疊成單元體，燃氣的熱量通過隔板和翅片傳給空氣，通常將翅片用銅焊接在金屬片上以保證良好的傳熱性。板翅式的優點是傳熱系數高，結構緊湊，單位體積傳熱面積大，可達1500～2500m2/m3；重量輕、強度高、工作溫度和壓力范圍大，特別適合高壓循環。其缺點是結構較復雜，要求加工工藝和單元體組焊技術高，流道小、壓損較大。

將孔隙部分材料屬性設置為空氣，完成多孔結構兩相材料模型構建。 添加固體傳熱瞬態研究，模型左側設置熱源，并進行網格劃分。 進行計算查看多孔結構傳熱模擬結果

2.4多孔介質傳熱 點擊多孔介質傳熱，選擇所有域 點擊多空介質（燃料極），選擇對應區域設置氣體相和固體相熱物理特性 右鍵多孔介質傳熱，添加多空介質（空氣極），選擇對應區域設置氣體相和固體相熱物理特性 右鍵多孔介質傳熱，添加流體（燃料極和空氣極兩個），選擇對應區域，設置氣體相熱物理特性 右鍵多孔介質傳熱，添加熱源（燃料極，

考慮到流動傳熱的復雜性與文章研究重點，本文主要針對空氣炸鍋內部的流場進行模擬計算。

周圍的流體是空氣。

例如冷卻設備中用水冷比風冷的體積可減小很多，因為空氣與壁面間的α值在1～60 W/(m2·℃)范圍內，而水與壁面間的α值在200～12000 W/(m2·℃)范圍內。改變流體某些性能的另一種方法是在流體內加入一些添加劑，這是近二三十年來形成的添加劑強化傳熱研究的新課題。添加劑可以是固體或液體，它與換熱流體組合成氣-固、液-固、汽-液以及液-液混合流動系統。

三、邊界設置 1、 煤/封閉墻外表面（裸露在空氣中）和底面設置為對流傳熱邊界，向外界環境散熱（convention wall），封閉墻外表面與空氣接觸，對流傳熱系數20，底面與大地接觸，對流傳熱系數100； 2、 聚氨酯外表面溫度較高且與空氣直接接觸，對流傳熱系數100，底面與大地接觸，對流傳熱系數100； 3、 聚氨酯與煤/封閉墻的接觸面設置為傳熱耦合面； 4、 環境溫度設定為

進行熱設計最基礎的理論是傳熱學和流體力學。傳熱學主要研究熱量傳遞的基本形式、傳熱機理以及傳熱計算方法。而流體力學主要研究流體流動特性和流動時阻力計算等。數值求解溫度場是基于流場的計算結果上的，流體流動滿足三大守恒定律，包括質量守恒、動量守恒和能量守恒。為了充分理解自然對流或強制對流的傳熱，有必要對流體動力學有一個基本的了解。流體是指任何沒有形式的物質。液體和氣體都是流體。

這在真空中是成立的，并且在空氣以及許多其他室溫氣體下也是合理的。對于上述假設的無衰減傳播，可能不合理的情況包括： 吸收紅外光的氣體，例如水蒸氣 高溫氣體 帶有細小分散顆粒的氣體 發生化學反應的氣體在不同溫度下，兩個等溫物體之間會發生輻射傳熱。

空氣動力學考慮 流速、邊界層、流動分離等空氣動力學因素影響傳熱現象。例如，較厚的邊界層可以降低對流換熱系數；流動分離和較低的流速可能會導致局部熱問題。 兼容性檢查 熱熱通量受到熱系統中使用的材料的影響——它必須高效傳熱并防止不利的相互作用，例如腐蝕、化學反應或材料降解。