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第四章

导热问题的数值解法

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第4章 导热问题的数值解法——§4-0 引言§4-0 引言1、求解导热问题的三种基本方法：(1) 理论分析法；(2) 数值计算 法；(3) 实验法 2、三种方法的基本求解过程 (1) 理论分析方法：就是在理论分析的基础上，直接对微分方程在给定的定解条件下进行积分， 这样获得的解称之为分析解，或叫理论解； (2) 数值计算法：把原来在时间和空间连续的物理量的场，用有限个离散点上的值的集合来代 替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程，从而获得离散点上被求物

理量的值；并称之为数值解； (3) 实验法：就是在传热学基本理论的指导下，采用对所研究对象的传热过程所求量的方法。 3、三种方法的特点 (1) 分析法 a. 能获得所研究问题的精确解，可以为实验和数值计算提供比较依据； b. 局限性很大，对复杂的问题无法求解； c. 分析解具有普遍性，各种情况的影响清晰可见 (2) 数值法：在很大程度上弥补了分析法的缺点，适应性强，特别对于复杂问题更显其优越性； 与实验法相比成本低。 (3) 实验法: 是传热学的基本研究方法，a 适应性不好；b 费用昂贵

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第4章 导热问题的数值解法——§4-0 引言4、CFD&NHT简介(1) 概述 计算传热学(Numerical Heat Transfer, NHT)和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD) 在20世纪70年代以来的成就，显示出它在人类深入研究各种流动现象， 以及在工业和工程应用方面的强大生命力。近年来，由于计算机速度和存储信息能力的 大幅度提高，特别是计算机自动生成三维物体网格能力的迅速发展，计算机软件水平突 飞猛进，给科学发展和工程应用设计带来了根本性的变化。

作为一门崭新的学科，CFD&NHT主要研究描述各种流动现象，它的目标是在工 程上尽可能用数值实验代替实物实验，用计算机模拟自然环境、设计生物体和工程机械 装臵。计算机的大量使用，CFD&NHT通用大型软件的成熟，彻底改变了人们在工程和 工业产品实验和设计中的传统观念。通过数值模拟对工作过程细节的了解，使得工程装 臵的优化设计现在已经作为一种新的手段。可以做到预报真实的流体机械、换热与燃烧 装臵、工业炉、大气污染等现象的全过程。可以得到设计所需的各种定量数据，又能把 实验所需的人力、物力及财力减到最低限度，实现了真正意义的设计革命。通用计算机 软件的发展，使数值仿真技术成为与模拟实验同样有效的手段。在计算机程序中，改变 物理和化学因素，以及改变环境条件都比在实验室中改变这些参数要容易得多。既可以 加快研究速度，又可以拓宽研究参数的变

化范围，从而增加科研的深度和广度。

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第4章 导热问题的数值解法——§4-0 引言(2) CFD&NHT应用的主要领域 CFD&NHT技术在工业和非工业领域显示出强大的功能，主要领域是： ● 各种飞行器和汽车空气动力学 ● 船舶水动力学 ● 环境工程中污染物的排放和流出 ● 水力和海洋学 ● 各种机车中的发动机和燃气轮机 ● 涡轮机械、泵和风机中旋转通道内部的流动、扩散等 ● 燃烧空气动力学，火灾和爆炸 ● 电气和电子工程设备的冷却 ● 化学工艺过程中的混合、分离和聚合 ● 建筑物内部和外部环境 ● 海上建筑物的负荷 ● 气象学中的天气预报

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第4章 导热问题的数值解法——§4-0 引言(3) CFD&NHT的区别与联系

计算传热学或数值传热学(Numerical Heat Transfer, NHT)与计算流体 动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)的主要研究内容是一致的， 不少文献把热流问题的数值计算一概称为CFD 。 就它们的发展史来说，计算传热的发展史在很大程度上也就是计算流体动 力学的发展史 。 CFD与NHT之间也存在不少区别 ：计算传热学不讨论无粘流动及跨、超 音速流动数值计算中的一些特殊问题(如激波的捕获等),而后者却是 CFD中的一个重要研究内容。

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第4章 导热问题的数值解法——§4-0 引言4、CFD&NHT简介计算传热学(Numerical Heat Transfer, NHT)和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD) 在20世纪70年代以来的成就，显示出它在人类深入研究各种流动现象， 以及在工业和工程应用方面的强大生命力。近年来，由于计算机速度和存储信息能力的 大幅度提高，特别是计算机自动生成三维物体网格能力的迅速发展，计算机软件水平突 飞猛进，给科学发展和工程应用设计带来了根本性的变化。 作为一门崭新的学科，CFD&NHT主要研究描述各种流动现象，它的目标是在工程上 尽可能用数值实验代替实物实验，用计算机模拟自然环境、设计生物体和工程机械装臵。 计算机的大量使用，CFD&NHT通用大型软件的成熟，彻底改变了人们在工程和工业产 品实验和设计中的传统观念。通过数值模拟对工作过程细节的了解，使得工程装臵的优 化设计现在已经作为一种新的手段。可以做到预报真实的流体机械、换热与燃烧装臵、 工业炉、大气 …… 此处隐藏：5337字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……