heat flow

定义：以传导或对流方式传送热能的现象，或单位时间内以传导或对流方式传送的热能。标准单位是瓦特。

学科：地球物理学_地热学_理论地热学

相关名词：傅里叶定律 热流密度 热传导 温度梯度

【延伸阅读】

热流是指在导热物体中单位时间内通过垂直于传热方向某一截面的热量。它描述了热量在物体内部的传递效率。热流的产生源于物体内部温度的不均匀分布，热量总是自发地从高温区域流向低温区域。这一现象遵循傅里叶定律，即热流密度与温度梯度成正比。在机械工程中，热传导是热流的主要形式之一，它依赖于物质内部微观粒子的热运动，通过分子间的碰撞传递能量。在机械设计中，合理选择热导率高的材料，可以有效降低机械部件的温度梯度，减少热应力，提高机械系统的稳定性和可靠性。

在机械工程中，冷却系统是保证机械部件正常工作温度的关键。例如，在汽车发动机中，冷却液通过热传导和对流的方式带走发动机产生的热量，防止发动机过热。冷却系统的设计和优化需要考虑热流分布、散热面积、冷却介质的选择和流动路径等多个因素，以确保发动机的高效运行和长寿命。机械部件在高温环境下工作，会产生热应力和热变形。这些热效应会影响机械部件的精度、强度和可靠性。通过热流分析，可以预测和控制机械部件的温度分布和热应力，从而优化部件的设计，减少热变形，提高机械系统的整体性能。在能源工程中，热流分析被广泛应用于地热、太阳能等新能源的利用方式和效率研究中。通过优化热流传递路径和提高热转化效率，可以实现更高效、更环保的能源利用。

随着计算机技术的发展，热流分析的方法和技术得到了极大的提升，数值模拟和实验验证成为热流分析的重要手段。数值模拟方法，如有限元分析（FEA）和计算流体动力学（CFD），可以模拟机械系统中的热流传递过程，预测温度分布和热应力，降低设计成本与缩短设计周期；实验验证则通过实际测量温度、热流密度等参数，验证数值模拟结果的准确性。

（延伸阅读作者：广东科技学院机电工程学院 黄志维）

责任编辑：张鹏辉