第10期 豆瑞锋等：考虑辐射影响的接触传热模型与分析 ,1331. 1000K时，辐射的影响已不可忽视.同时，随着表面 所示的变化规律.对比图7和图8可以发现两者变 温差的进一步增大，辐射的影响将迅速上升， 化规律非常相似， 102F 0.00053 0.00052 0.00051 103 。-300K 0-500K ￥0.00050 6-700K -1000K 0.00049 ◇-1200K —忽略辐射 0.00048 10 10 103 10- 0.00047 F 00.0050.0100.0150.0200.0250.0300.035 图5考虑辐射的接触热导变化规律 图7辐射热导随接触载荷的变化 Fig.5 Contact conductivity with radiation Fig.7 Radiant conductivity vs.contact load 如图6所示为不同量纲1的载荷、不同温差下， 0.010n 辐射热导与导热热导比值h/c的变化曲线，热导比 如下式所示： 0.008 halc=hal nha) (18) 0.006 14r -o-F'=2.226x10:△T'=5K 0.004 12 -o-F'0.00124:△T'=10K 10 --F'-0.00491;△T'=25K 0.002 T-T+AT 6 0.0050.0100.0150.0200.0250.0300.035 4 000-000068-88600-8-8-93384 2 图8非接触面积随接触载荷的变化 Fig-8 Non contact area vs.contact load 0200400600800100012001400 T/K 2.3等效辐射系数的定义和分析 图6不同载荷下热导比随温度的变化 前述式(3)定义的辐射热导h虽然其单位与导 Fig.6 Conductivity ratio vs.temperature at different contact loads 热热导相同，但是在实际应用中却不便于计算，原 因在于：从辐射热导h:的定义式中可以看出，在固 当温度达到4O0K时，热导比hR/c已经超过 定温度T1时，辐射热导受到T2的影响，如图9所 0.1,进一步说明了此时辐射的影响不容忽略， 示，图中辐射热导经过了量纲1化处理（即），随 如图7所示为温度水平为1000K、接触表面温 着△T=T2一T1的增大，h,逐步增大.从图6可以 差为5K时，量纲1的辐射热导随接触载荷的变化 0.000530r 规律.辐射热导如下式所示： F=0.0002226 &- 0.000525 T=1000K TT+AT (19) 0.000520 由图可见：当接触载荷从0开始增加时，量纲1 的辐射热导，迅速减小：随着载荷的增加，减小幅 0.000515 度趋于平缓.这一变化趋势主要是由于非接触面积 0.000510 A,(即没有发生接触的粗糙峰面积)在载荷刚开始 增加时迅速减小（如图8所示），而随着载荷的进一 0.0005050 10152025 AT/K 步增加，非接触面积的变化越来越微小，同时两接触 表面在载荷的作用下越来越接近，弥补了由于非接 图9辐射热导随温差的变化 触面积减小带来的损失，使得辐射热导具有如图7 Fig.9 Radiant conductivity vs.temperature difference AT1000K时‚辐射的影响已不可忽视．同时‚随着表面 温差的进一步增大‚辐射的影响将迅速上升． 图5 考虑辐射的接触热导变化规律 Fig．5 Contact conductivity with radiation 如图6所示为不同量纲1的载荷、不同温差下‚ 辐射热导与导热热导比值 h′R／C的变化曲线．热导比 如下式所示： h′R／C＝hrf／（ nhcf） （18） 图6 不同载荷下热导比随温度的变化 Fig．6 Conductivity ratio vs．temperature at different contact loads 当温度达到400K 时‚热导比 h′R／C 已经超过 0∙1‚进一步说明了此时辐射的影响不容忽略． 如图7所示为温度水平为1000K、接触表面温 差为5K 时‚量纲1的辐射热导随接触载荷的变化 规律．辐射热导如下式所示： h′r＝ hrfσ mk （19） 由图可见：当接触载荷从0开始增加时‚量纲1 的辐射热导 h′r 迅速减小；随着载荷的增加‚减小幅 度趋于平缓．这一变化趋势主要是由于非接触面积 As（即没有发生接触的粗糙峰面积）在载荷刚开始 增加时迅速减小（如图8所示）‚而随着载荷的进一 步增加‚非接触面积的变化越来越微小‚同时两接触 表面在载荷的作用下越来越接近‚弥补了由于非接 触面积减小带来的损失‚使得辐射热导具有如图7 所示的变化规律．对比图7和图8可以发现两者变 化规律非常相似． 图7 辐射热导随接触载荷的变化 Fig．7 Radiant conductivity vs．contact load 图8 非接触面积随接触载荷的变化 Fig．8 Non-contact area vs．contact load 图9 辐射热导随温差的变化 Fig．9 Radiant conductivity vs．temperature difference ΔT 2∙3 等效辐射系数的定义和分析 前述式（3）定义的辐射热导 hrf虽然其单位与导 热热导相同‚但是在实际应用中却不便于计算．原 因在于：从辐射热导 hrf的定义式中可以看出‚在固 定温度 T1 时‚辐射热导受到 T2 的影响‚如图9所 示‚图中辐射热导经过了量纲1化处理（即 h′r）．随 着ΔT＝ T2－ T1 的增大‚h′r 逐步增大．从图6可以 第10期 豆瑞锋等： 考虑辐射影响的接触传热模型与分析 ·1331·