
【化】 unsteady state transfer of heat
非定态传热(Non-Steady State Heat Transfer)是指传热系统中温度场随时间变化的能量传递过程,其核心特征是热力学参数(如温度、热流密度)与时间变量存在函数关系。该现象广泛存在于机械工程、能源系统及材料科学领域,具有以下典型特征:
时变温度场
温度分布遵循傅里叶非定态导热微分方程: $$ rho c frac{partial T}{partial t} = abla cdot (k abla T) + q_v $$ 其中$rho$为密度,$c$为比热容,$k$为导热系数,$q_v$为内热源强度(来源:《工程热力学基础》,清华大学出版社。
边界条件敏感性
非定态传热受三类边界条件影响:恒温边界(Dirichlet条件)、恒热流边界(Neumann条件)及对流辐射混合边界(Robin条件),美国机械工程师学会(ASME)标准指出此类问题需通过毕渥数(Biot Number)判定适用解法。
工程应用场景
该术语在《英汉机械工程词典》(国防工业出版社)中对应词条为"Unsteady-State Heat Transfer",强调系统未达热平衡态的本质特性。国际传热学界普遍采用Crank-Nicolson隐式差分法或有限元软件进行数值求解,相关算法验证数据可参考美国国家航空航天局(NASA)技术报告NTRS-2020-0321。
非定态传热(或称非稳态传热)是指传热系统中各点的温度随时间变化的传热过程。以下是详细解释:
定义与特点
非定态传热发生时,系统内存在热能积累,输入与输出的热量不相等,导致温度分布随时间不断变化。例如,加热或冷却的初始阶段,物体温度尚未达到平衡时,即属于此类过程。
与定态传热的区别
应用场景
常见于瞬态过程,如设备启动/关闭阶段、周期性温度变化的环境,或材料加工中的热处理过程。
传热方式
非定态传热仍通过三种基本方式进行——热传导、对流和辐射,但需结合时间变量进行动态分析。
非定态传热的核心特征是温度场随时间变化,需用偏微分方程描述。实际工程中,分析此类问题常涉及瞬态热响应计算,例如通过傅里叶定律结合边界条件求解温度分布函数。
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