2D-FGM板在熱負(fù)荷條件下的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)研究.pdf

1、本文的研究模型為2D-FGM板，假定板模型的物性參數(shù)為常物性值，所處的邊界條件為三側(cè)恒溫，上側(cè)第二類邊界條件。
　　從熱傳導(dǎo)的基本定律（傅里葉定律）出發(fā)，闡述了溫度梯度的概念，然后結(jié)合能量守恒第一定律，建立數(shù)學(xué)模型，取其中的一個(gè)微元體進(jìn)行研究，得到了二維平板的熱傳導(dǎo)微分方程;借助計(jì)算機(jī)并利用有限單元法，對(duì)平板進(jìn)行網(wǎng)格劃分，推導(dǎo)得到了熱傳導(dǎo)的有限單元方程。對(duì)比解析解和FORTRAN程序有限元解，驗(yàn)證有限元程序的正確性。通過(guò)程序得到2

2、D-FGM研究模型的溫度場(chǎng)，分析材料梯度變化參數(shù)、邊界熱流密度函數(shù)和相同函數(shù)類型下的不同系數(shù)對(duì)平板結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的影響，得到了平板結(jié)構(gòu)在不同參數(shù)以及不同邊界函數(shù)作用下的溫度場(chǎng)分布圖。所得結(jié)果可以為FGM的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及工程實(shí)際應(yīng)用提供實(shí)用、準(zhǔn)確的理論計(jì)算依據(jù)，為FGM的進(jìn)一步研究和發(fā)展提供了重要的參考方向。
　　研究結(jié)果表明:2D-FGM矩形板結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)率在x，y兩個(gè)方向的梯度變化參數(shù)相同，而結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)率在135°方向保持不變?yōu)槌?shù)

3、，等溫線偏向于熱導(dǎo)率較小的一側(cè)。隨著梯度變化參數(shù)c，d的遞增，熱導(dǎo)率的梯度變化趨于明顯。梯度變化參數(shù)引起的熱導(dǎo)率變化是影響溫度場(chǎng)變化的重要因素。
　　2D-FGM矩形板結(jié)構(gòu)在三側(cè)恒溫300K、上側(cè)在第二類邊界不同熱流密度函數(shù)作用下，穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)呈現(xiàn)出不同規(guī)律。在第二類邊界相同熱流密度函數(shù)不同系數(shù)作用下，穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分布呈現(xiàn)出相似規(guī)律，上側(cè)的熱流密度差異使矩形板結(jié)構(gòu)相同位置的穩(wěn)態(tài)溫度大小不同。上側(cè)熱流密度較大的位置，穩(wěn)態(tài)溫度值較高。