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重点内容:
乘积解法。
除前述形状简单的物体外,其他形状的非稳态导热现象属多维导热问题,其求解一般而言是较为复杂的,常常采用数值求解的办法加以解决。但对某些几何结构简单物体如长方体、短圆柱体等的多维非稳态导热问题可以采用一维问题的线算图来进行求解。
一个二维非稳态导热问题的解可以用两个导热方向相互垂直的一维非稳态导热问题解的乘积来表示。用同样的方法可以证明,初始条件和边界条件也是能够满足上述假定的。进而一个三维非稳态导热问题的解可以用三个相互垂直的一维非稳态导热问题解的乘积来表示。
如图所示,无限长柱体可视作两个无限大平壁垂直相交的结果;短圆柱体可视作个无限大平壁与一个无限长圆柱体垂直相交的结果;长方体可视作三个无限大平壁垂直相交的结果。这样,求解一维非稳态导热的线算图就可以推广应用于简单的多维非稳态导热问题中去。

这里需要强调的是,要确定某一点的温度时,一定要首先确定该点在对应的几个一维空间上的位置,再去确定相应的一维无量纲过余温度,最终利用无量纲过余温度的乘积得出物体在该点的温度值。
举例说明
一尺寸为1×1×1m3、初始温度均匀并为40℃的砖块,放在650℃的高温气体中加热100h,表面总换热系数为20W/(m2·℃)。砖材的导热系数为1.12W/(m·℃),热扩散率a=0.20×10-2m2/h。设此砖的一面绝热,求砖块中心的温度和温度最低点的温度?
解:毕渥数为 ,
可知,本题不能用集总参数法简化分析,需要采用诺谟图方法。
因砖一面绝热,所以此问题可看成是2l1=1m、2l2=1m和2l3=2m的长方体在650℃的高温气体中对称加热。其任一点的相对过余温度。

⑴砖块中心的温度
,
由 查图得: ,
,
由 查图得: ,由 查图得:
则  
砖块中心的相对过余温度为  
砖块中心的温度为 ℃
⑵砖块中的最低温度
砖块中的最低温度tmin发生在绝热面的中心点,即
  
则砖块中最低温度为: ℃
注意:多维非稳态导热问题乘积解的形式,必须是过余温度或无量纲过余温度的乘积。此外,应正确将—个多维问题分解为相应的多个一维问题,而且,应注意并非所有的多维问题都能分解成多个—维问题,即乘积解是有条件的,他要求初始温度均匀,且边界条件为第一类时边界温度为定值或第三类时周围流体温度和表面传热系数恒定。
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