热传导方程节点划分及边界节点的处理 |
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傅里叶定律(热传导定律)
q= -λ ∂T/∂t
表示单位时间内通过单位面积的热量的大小,温度梯度的反方向
三类边界条件:
第一类边界条件:已知表面温度第二类边界条件:已知边界上的热流变化规律,即温度沿边界法线方向的导数,称为第二类边界条件,表达式如下:
q=-λ ∂T/∂t
第三类边界条件:已知边界气流温度及对流换热系数 1、 非稳态热传导方程:左边体现温度随时间变化,右边体现了物体内部温度传导过程:
ρc ∂T/∂t=(∂T^2)/(∂z^2 )
要求解一个实际的温度场分布需要: 温度场分布 = 热传导方程 + 单值性条件 单值性条件一般指三类边界条件、初始条件等 求解方法: 有限元法、数值解法、有限差分法 采用有限差分法差分后: T(p,k)=T(p,k-1)+ Δλ/ρc•(T(p-1,k-1)-2T(p,k-1)+T(p+1,k-1))/〖Δz〗^2 控制容积法划分网格:利用中心点作为温度节点的中心,节点位于子区域的中心.外界点法:
根据边界层的能量守恒,微元体热能的增量=流入的能量-流出的能量 则根据能量守恒: ρc dT/dt S=- λ (T(p,k)-T(p-1,k))/∆z-(-λ (T(p+1,k)-T(p,k))/∆z) ρc dT/dt Δz/2•1•1=λ (T(p+1,k)-2T(p,k)+T(p-1,k))/∆z 则可以得到边界层下一时刻温度T(p,k+1)如下: ρc (T(p,k+1)-T(p,k))/∆t= λ (T(p+1,k)-2T(p,k)+T(p-1,k))/(Δz^2 ) T(1,k+1)=T(1,k)+Δt/ρcΔz q_u(k) + Δtλ/(ρcΔz^2 )•[T(2,k)-T(1,k)] 内部导热对非稳态导热方程差分后得到: T(p,k+1)=T(p,K)+ Δtλ/ρc•(T(p-1,k)-2T(p,k)+T(p+1,k))/〖Δz〗^2 对于显式差分: q_u(k) = ∅(T(k)g^4- T(k)b^4) 求解方法迭代即可求解出物体内部温度分布情况 对于显示差方程: q_u(k+1) = ∅(T(k+1)^4- T(k)^4) 采用追赶法求解各层温度分布 |
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