传热与流体流动的数值计算(13章.pdfVIP

传热与流体流动的数值计算

[美]S.V.帕坦卡著

同济大学机械工程学院

朱彤

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本课程学习内容

•物理现象的数学描述

•离散化方

•扩散项处理

•对流与扩散

•流场的计算

•湍流数学模型

•Fluent根底知识介绍

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参考书目

•传热与流体流动的数值计算——[美]S.V.

帕坦卡

•湍流——是勋刚

•湍流计算模型——陈义良

•数值传热学——陶文铨

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第一章引论

•1-1研究的范畴

•传热与流体流动的重要性：普及我们生活

中的各个方面

•认识和估计这些过程的必要：预报、控制

•预测的本质：说明其中每一个物理量如何

随着几何条件、流量以及流体物性等的变

化而改变的

•目的：尽可能设计一种具有完全的通用性

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1-2预测的方法

ü实验研究

•全比例实验

•模型实验

–结果外推

•测量仪表精度

ü理论计算

•理论预测出自于数学模型的结果

•数学模型主要由一组微分方程组成

–解析解和数值解

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1-2预测的方法

ü理论计算的优点

ü本钱低、速度快、资料完备、具有模拟真

实条件的能力、具有模拟理想条件的能力

ü理论计算的缺点

ü实际问题分为

üA类：能够用适宜的数学模型描述

üB类：与A类相反的问题－湍流、多相流、

NOX生成、非牛顿流体流动

ü预测方法的选择

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第二章物理现象的数学描述

•2-1控制微分方程

•微分方程的意义

•各个微分方程都代表着一定的守恒原理。

每一个方程以一定的物理量做为它的因变量，

方程本身那么代表着那些影响该因变量的各

个因素之间必定存在着的某种平衡。

•通常以单位质量为根底来表示各因变量。

•例如：质量分量、速度〔单位质量的动量〕、

比焓等。

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假设J代表一个典型因变量的流量密度

S

S

x

x

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•以单位容积为根底来表达一项——变化速

率

•代表在单位容积内所包含的相应广延性

质的大小

•表示单位容积内有关性质的变化率

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—化学组分的守恒

•令m代表一种化学组分l的质量分量。当存在速度场u是，l

守恒表示为：

单位容积内化学组组分l的对流扩散