聚合物材料導(dǎo)熱系數(shù)估算方法的研究-畢業(yè)論文

1、青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1前言聚合物材料以其優(yōu)良的性能，越來(lái)越被廣泛的應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)方面。然而，大多數(shù)高分子材料受熱過(guò)程中表現(xiàn)出多變的物理化學(xué)性質(zhì)，給材料的科學(xué)研究和應(yīng)用帶來(lái)巨大的困難，這在客觀上限制了高分子材料的研究和應(yīng)用；同時(shí)，高分子的優(yōu)良性能又促進(jìn)其研究與應(yīng)用。這為高分子的材料的熱物性研究提供了可能性和必要性。對(duì)于高分子材料（固體聚合物）受熱后的不穩(wěn)定傳熱過(guò)程進(jìn)行分析與模擬，是研究高分子材料的燃燒特性的一個(gè)重要方面。

2、應(yīng)用計(jì)算傳熱學(xué)知識(shí)來(lái)研究和解決材料復(fù)雜的實(shí)際傳熱問(wèn)題，是一個(gè)有效方法與途徑。傳熱過(guò)程包羅萬(wàn)象，十分復(fù)雜，給實(shí)驗(yàn)研究工作帶來(lái)了很大的困難。長(zhǎng)期以來(lái)，火災(zāi)科學(xué)研究工作者一直在尋找一種能夠比較準(zhǔn)確且簡(jiǎn)便可行的測(cè)試方法來(lái)評(píng)估火災(zāi)中釋放的熱能，特別是熱釋放速率。真實(shí)火災(zāi)一般是處于一個(gè)開放的體系中，使用傳統(tǒng)上測(cè)定燃燒體系溫度的方法需要對(duì)燃燒體系進(jìn)行絕熱處理，儀器設(shè)計(jì)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，而且使用起來(lái)往往也不很方便，因而進(jìn)展一直不大。計(jì)算傳熱學(xué)是研究用數(shù)值

3、方法求解傳熱問(wèn)題的一門科學(xué)。它根據(jù)需要求解的實(shí)際問(wèn)題建立合理的數(shù)學(xué)模型，利用離散化處理的數(shù)值方法，再通過(guò)使用計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編程，以電子計(jì)算機(jī)作為工具來(lái)求解傳熱問(wèn)題的，與工程實(shí)踐具體相結(jié)合的一門應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：能以較少的費(fèi)用和較短的時(shí)間預(yù)測(cè)出有實(shí)用意義的研究結(jié)果。對(duì)投資大、周期長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)研究課題來(lái)說(shuō)，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)更為突出。計(jì)算傳熱學(xué)與實(shí)驗(yàn)傳熱學(xué)相結(jié)合，不僅有助于實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，減少實(shí)驗(yàn)工作量和縮短實(shí)驗(yàn)周期，而且推動(dòng)和促進(jìn)了實(shí)

4、驗(yàn)傳熱學(xué)的研究，并可加深對(duì)物理概念和實(shí)驗(yàn)機(jī)理的理解。本文正是基于錐形量熱儀實(shí)驗(yàn)方法，建立火災(zāi)環(huán)境中材料加熱過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型估算材料的熱物性參數(shù)（導(dǎo)熱系數(shù)），或者從現(xiàn)有手冊(cè)中查出該材料另外一些熱物性參數(shù)（主要是導(dǎo)熱系數(shù)值），利用數(shù)值分析方法（如拉格朗日插值法或其他方法）來(lái)擬合關(guān)系式，應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算，研究燃燒過(guò)程中材料的不穩(wěn)定傳熱過(guò)程，應(yīng)用計(jì)算傳熱學(xué)知識(shí)來(lái)研究和解決材料復(fù)雜的實(shí)際傳熱問(wèn)題。作者利用傳熱的原理，通過(guò)對(duì)材料燃燒過(guò)

5、程的前期階段青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31.綜述對(duì)傳熱問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，和用其它理論求解方法一樣，只有當(dāng)實(shí)際的傳熱問(wèn)題可以給出數(shù)學(xué)描述時(shí)，才能進(jìn)行理論預(yù)測(cè)。因此，對(duì)給定的傳熱問(wèn)題，首先是要寫出它的控制方程和定解條件，有了這個(gè)前提，才能利用正確的數(shù)值方法，借助于數(shù)字計(jì)算機(jī)，得到反映傳熱過(guò)程內(nèi)涵的數(shù)值結(jié)果，獲得其各種條件等對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的溫度分布及其變化規(guī)律等的影響。應(yīng)用計(jì)算傳熱學(xué)解決問(wèn)題的步驟：（1）建立傳熱問(wèn)題的物理、數(shù)學(xué)模型。（2）數(shù)

6、學(xué)模型進(jìn)行有效的離散化。（3）對(duì)離散化后的數(shù)學(xué)模型采用計(jì)算機(jī)工具編程、模擬實(shí)現(xiàn)。1.1傳熱問(wèn)題的基本方程傳熱過(guò)程按其傳熱方式可分為三種：熱傳導(dǎo)、對(duì)流換熱、熱輻射。(1)熱傳導(dǎo)：在沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的介質(zhì)中，由于溫度梯度的存在，引起了介質(zhì)內(nèi)部之間的能量傳遞，即所謂的熱傳導(dǎo)過(guò)程。傳熱過(guò)程中，通過(guò)某一截面的熱流密度可用傅里葉定律表達(dá)，即：（式11）nTkq????式中：k為介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)；n為截面的外法線方向；T為溫度。利用方程（式221），就可推