THESEUS-FE热传导计算技术概览

1、热传导概念及传热理论

热传导是介质内无宏观运动时的传热现象，其在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导，而流体即使处于静止状态，其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，因此，在流体中热对流与热传导同时发生。

物体或系统内的温度差，是热传导的必要条件。或者说，只要介质内或者介质之间存在温度差，就一定会发生传热。热传导速率决定于物体内温度场的分布情况。

热传导实质是由物质中大量的分子热运动互相撞击，而使能量从物体的高温部分传至低温部分，或由高温物体传给低温物体的过程。在固体中，热传导的微观过程是：在温度高的部分，晶体中结点上的微粒振动动能较大。在低温部分，微粒振动动能较小。因微粒的振动互相作用，所以在晶体内部热能由动能大的部分向动能小的部分传导。固体中热的传导，就是能量的迁移。

2、热传导控制方程—傅立叶定律

固体传热方式主要为热传导，如果在物体内存在温度梯度，则能量就会由高温区向低温区转移。当物体两端存在温差时热量在物体内部流动形成热流。单位时间内通过物体单位截面积的热流量大小正比于该截面的法向温度梯度值，但热流方向与法向温度梯度方向相反。物体内的温度分布只依赖于一个空间坐标，而且温度分布不随时间而变时，热量只沿温度降低的一个方向传递，这称为一维定态热传导。此时的热传导可用下式描述：

q为是热流密度，即在与传输方向相垂直的单位面积上，在x方向上的传热速率;T为温度;x为热传递方向的坐标；k为热导率。此式表明q正比于温度梯度dT/dx，但热流方向与温度梯度方向相反。此规律由法国物理学家傅里叶于1822年首先提出，故称为傅里叶定律。

3、THESEUS-FE热传导计算

THESEUS-FE使用最为先进的有限元技术进行高速稳态和瞬态热传导分析。THESEUS-FE对于大模型采用稀疏矩阵迭代求解进行热传导计算，采用预测-校正-模拟进行高速求解。能够及进行瞬态问题和稳态问题求解，采用固定和自适应的时间步长。THESEUS-FE具有模拟多层复合材料壳中的三维热传导功能，可直接导入NASTRAN模型进行计算，支持包括壳单元，3D实体单元和1D链接单元、耦合单元在内的全部单元类型。它还支持多层复合材料的壳单元，可输出厚度方向的温度剖面，并可实现复合材料壳中的内部空气和真空层。

THESEUS-FE 以其优越的性能在热分析领域得到了广泛的应用。THESEUS-FE在有限元理论基础上求解热力学方程，求解速度快，计算结果准确。对稳态和非稳态问题的求解都能满足，易于收敛。