Page 35 - 国外钢铁技术信息内参（2023年2月）
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3.3 热量传输仿真
上一章节介绍了通过粒子仿真，以软熔带为对象，研究软熔带填充结构的示
例。本章介绍软熔带内流体热流和粒子传热的联立分析。在该分析中，为了明确
变形填充层的基本传热特性，以使用低温且简单形状的条件为对象。对象填充层
为薄长方体，仅在其中央部分配置变形粒子。确定填充层结构的粒子仿真与上一
章节相同。另一方面，关于填充层内的热流动，第 3.1 节的流动分析以宏观流动
为对象，而在本分析中，以填充层的空隙内部为对象的微观流动为对象。基础方
程式是式（9）的连续方程，式（11）到（13）的运动方程式和式（14）的热平
衡方程式。另外，关于粒子的传热机理，考虑到气相和粒子间的对流传热的热交
换、粒子间的放射热交换以及通过接触部分的固体传导以及通过粒子间的中介气
体传导的粒子间的热交换，式（27）所示的热平衡方程式可以用以下公式表达。
dT
m C p i Q A F T ( 4 T 4 ) F T ( T )
p i pp i dt c i p i R , i j p j p i e i j R , i j p j p i （38）
j j
式中，C pp、A p、Q c、T p、F R和λ eff为各粒子的比热容量[Jkg K ]、粒子表面
-1
-1
积[m ]、与气体的热交换速度[W]、粒子温度[K]、粒子间辐射形态系数[-]以及热
2
电导率[WK ]。在本分析中，假设采用单分散球形粒子，辐射形态系数作为两个
-1
等直径球的形态系数由下式给出。
1 1
F 1 [ 1 ]
R ,i j 2 (H / ) R 2 （39）
式中，H 是通过辐射进行热交换的两个粒子的中心间距离[m]。
通过对象粒子与周边粒子传导进行的热交换在粒子彼此不接触，在粒子间存
在流体的情况下，考虑粒子内部的固体热传导及粒子间的流体热传导的作用，通
CSM 中国金属学会 CMISI 冶金工业信息标准研究院
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