有一块厚度为2δ的无限大平板初始温度为t0在初始瞬间将其放置于温度为t∞的流体中设t∞ t0流体与表面间的表面传热系数h 为常数求解该问题的解析解
根据热传导方程,平板的温度分布满足以下偏微分方程: ∂²T/∂x² + ∂²T/∂y² = α∂T/∂t, 其中T为平板上的温度分布,α为热扩散系数。
考虑到平板无限大,可以假设温度分布与x和y无关,即T = T(t)。此时偏微分方程化简为: d²T/dx² + d²T/dy² = αdT/dt。
根据题意,平板初始温度为T0,即T(0) = T0。在初始瞬间,平板放置于温度为T∞的流体中,即t = 0 时,T = T∞。 这意味着初始条件为T(0) = T0,T(∞) = T∞。
根据边界条件,流体与表面间的表面传热系数为h,根据牛顿冷却定律,热流密度与温度差成正比,即 -q = h(T - T∞), 其中q为单位面积热流密度。
考虑到平板无限大,可以假设平板上的热流密度在任意位置和任意时刻都相等,即q = q(t)。 根据热传导方程,热流密度与温度梯度成正比,即 q = -k(dT/dx) = -k(dT/dy), 其中k为平板的导热系数。
将以上两个方程结合,得到 -k(dT/dx) = -k(dT/dy) = h(T - T∞), 即 (dT/dx) = (dT/dy) = -h(T - T∞) / k。
由于温度分布与x和y无关,所以有(dT/dx) = (dT/dy) = 0,即 T - T∞ = 0, 即 T = T∞。
所以,平板上的温度分布始终等于流体的温度T∞,即T(x, y, t) = T∞。
综上所述,平板上的温度分布解析解为T(x, y, t) = T∞,其中T∞为流体的温度
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