組合熱邊界下二維梯度板平面穩(wěn)態(tài)溫度場分析.pdf

1、功能梯度材料(2D-FGM)是由兩種或多種屬性不同的材料混合而成的新型復合材料，它具有良好的耐熱隔熱、耐磨、耐腐蝕、高強度、抗氧化和熱應力緩和等材料性能，被廣泛應用于土木工程、機械制造、航空航天、電器制造、生物醫(yī)學等領域。
　　本文通過對已有的研究成果的分析，基于傅里葉熱傳導定律，通過熱力學第一定律建立固體導熱微分方程，為簡化計算，2D-FGM板采用指數(shù)函數(shù)形式的對流換熱系數(shù)和熱導率分布，限定邊值問題（上邊界為對流換熱條件，左右恒

2、溫下邊絕熱邊界和三側恒溫的熱邊界），采用兩種方法求解熱傳導偏微分方程，得到對流換熱邊界條件下2D-FGM板平面穩(wěn)態(tài)溫度場的分布，一種是應用分離變量法，求得2D-FGM板平面穩(wěn)態(tài)溫度場唯一形式解析解，另一種是采用加權余量法推導出了有限元形式偏微分方程，利用有限元法解方程得到2D-FGM板平面穩(wěn)態(tài)溫度場數(shù)值解。最后采用這兩種計算方法計算相同初始條件和熱邊界條件下的2D-FGM板穩(wěn)態(tài)溫度場，對比相互驗證了本文計算方法的正確性。
　　本文

3、結合2D-FGM板的實際應用環(huán)境情況，通過算例分析和討論了在上邊界為對流換熱、左右恒溫下邊絕熱和三側恒溫熱邊界條件下，熱導率梯度變化參數(shù)、流體介質溫度、對流換熱系數(shù)和平面板結構幾何尺寸對2D-FGM板穩(wěn)態(tài)溫度場分布的影響，結果表明:在兩側恒溫下邊絕熱和三側恒溫兩種邊界條件下2D-FGM板溫度場受熱導率梯度變化參數(shù)、流體介質溫度、對流換熱系數(shù)和平面板結構幾何尺寸影響的變化規(guī)律基本一致，并且它們對溫度場分布規(guī)律的影響都十分明顯。本文的理論推