传热学多媒体教学辅助系统(赵镇南)3.4 稳态导热的数值计算方法.pptVIP

传热学多媒体教学辅助系统(赵镇南)3.4 稳态导热的数值计算方法.ppt

  1. 1、本文档共15页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
  5. 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
  6. 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们
  7. 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
  8. 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多
第三章 3.4节 (15) * 3.4 稳态导热的数值计算方法 用数值方法求解导热问题的实质是:把求解域内时空坐标连续的温度分布函数(对应于分析解)用该域内若干离散点上的近似温度值的集合代替,所有离散点温度值的集合即数值解。 数值解法的基本步骤是 (1) 分析问题的几何与物理特征,时间与边界条件,以确定它的类型和性质,并给出其数学描述,即控制方程和相应的单值性条件。 第三章 3.4节 (15) * (2) 将求解域按一定的格式划分成若干个子区域,并据此确定温度节点的位置。这个过程被称为“离散化”。 (3) 对每个未知温度节点建立相应的节点方程式。 (4) 赋初值并求解这一组代数方程式,得到温度场的离散解。 (5) 对温度分布的分析和讨论,或从温度解进而求出热流量、热应力等。 第三章 3.4节 (15) * 3.4.1 求解区域的离散化 选用适宜的坐标系 网格线, 元体划分为 若干个子域 空间步长 离散点: 节点(node) 节点位置用二维数组(i, j)来表示 第三章 3.4节 (15) * 3.4.2 节点方程的建立 对所有未知温度节点都应该建立相应的节点代数方程。 建立节点代数方程的方法 ? 以导数的有限差商直接代入原导热微分方程的方法 ? 泰勒级数展开法 ? 对元体作能量平衡的方法 第三章 3.4节 (15) * 1. 泰勒级数展开方法 中心差分格式:用中心节点( i, j )和两侧相邻节点的温度表示其二阶导数。 第三章 3.4节 (15) * 节点(i, j)的温度对y 的二阶导数的差分表达式 若取 ?x = ?y,有 第三章 3.4节 (15) * 2. 能量平衡方法 对从元体各个边界进出的热量作平衡分析 从(i-1, j)到(i, j)所传导的热量等于 第三章 3.4节 (15) * 按相同方法写出其他三个相邻节点与中心节点间的热量交换,结果同上。 边界节点:以平直边界第3类边界条件为例 第三章 3.4节 (15) * Bi? = h?x/? 称为网格毕渥数。 只要令网格毕渥数等于零(即表面传热系数等于零),就演变成绝热边界的节点方程。 对没有内热源的一般情况,也只要令上式右侧末项等于零即可。 第三章 3.4节 (15) * 几点说明: ? 圆柱体或者球体中的离散方程。 ? 对不规则曲线边界(a)用阶梯线逼近曲线;(b)运用区域扩充法,把求解域扩充至相应坐标系下的规则区域再进行离散化并求解;(c)利用专门针对曲线边界推导的非正规内节点方程。 ? 第二类边界条件时,把对流项换成热流量。 ? 差分数值计算能够比较容易地处理非均匀内热源、非均匀换热边界以及变物性问题。 第三章 3.4节 (15) * 3.4.3 差分方程的求解 直接解法:矩阵求逆 和 高斯消元 ? 能够获得方程组的精确解 ? 占用计算机内存多 ? 对非线性问题不经济 迭代解法: 解法简单,占用内存少 高斯-赛德尔迭代 第三章 3.4节 (15) * 收敛判别式必须对所有的节点都成立。 第三章 3.4节 (15) * 对非线性导热问题,代数方程组的系数或源项是温度的函数,这时必须增加对方程系数的迭代过程。其主要步骤是: ? 假定所有未知节点温度的估计值 ? 算出离散方程的各个系数和源项的数值 ? 求解该“线性的”代数方程组,得出节点温度的改进值 ? 重新计算离散方程的系数并求解之 ? 不断重复直至收敛 第三章 3.4节 (15) * 迭代收敛问题 ≤1, i =1, 2, …, n 如果该不等式成立,那么高斯?赛德尔迭代格式(b)对任意给定的初值均收敛。 想一想:对所有内节点,不等式取“小于”,还是“等于”? 第三章 3.4节 (15) * 双频双对电极肿瘤射频热疗温度场仿真 参见 “生物医学工程学杂志” 2006年第1期 p.16-20 下一章

文档评论(0)

1243595614 + 关注
实名认证
文档贡献者

文档有任何问题,请私信留言,会第一时间解决。

版权声明书
用户编号:7043023136000000

1亿VIP精品文档

相关文档