计算传热学
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计算传热学
1、已知:一块厚度为0.1mm 的无限大平板,具有均匀内热源,q =50×103W/m 3,,导热系数K =10W/m.℃,一侧边界给定温度为75℃,另一侧对流换热,T f =25℃,,h=50W/m 2.℃,求解稳态分布。(边界条件用差分代替微分和能量平衡法),画图。(内,外节点)
2、试以下述一维非稳态导热问题为模型,编写求解一维非稳态扩散型问题的通用程序:
00
00000()()()()
L
L f x x x x L fL L
x x x x T T k s c x x T k h T T W x T
k h T T W x T T x τρτ
=====+=?=-+??-=-+?= 其中,x 是空间坐标变量,τ是时间坐标变量,T 是温度(分布),k 是材料的导热系数,s 是内热源强度,ρ是材料的密度,c 是材料的比热,h 0和h L 分别是x 0和x L 处流体与固体壁面间的换热系数,而T f0和T fL 分别是固体壁两侧流体的温度,W 0和W L 是x 0和x L 处(非对流换热)热流密度,T 0(x )是固体壁内初始温度分布。注意k 、ρ、c 、s 、h 0 、h L 、W 0和W L 均可以是温度T 和/或空间坐标x 的函数。
具体要求:
1) 将数学模型无量纲化;
2) 考虑各种可能的边界条件和初始条件组合
3) 提供完整的程序设计说明,包括数学推导过程和程序使用说明
3、对于有源项的一维稳态方程,
s dx d T dx d u dx d +=)()(φφρ
已知x=0,φ=0,x=1, φ=1.源项S=0.5-X
利用迎风格式、混合格式、乘方格式求解φ的分布.
4、等截面直肋,材料导热系数k=5w/m*k ,厚w=20mm ,长
L=200mm ,在垂直纸面方向上无限伸长,肋基温度Tb=2000C, 肋端肋上下两表面为对流换热h=500w/m2*k ,T =250C ,按二维问题计算,肋片的散热量,并与肋片一维假设解得结果进行对比。
5、等截面直肋,材料导热系数K=5W/MK,厚W=0.02m,长L=0.2M.在垂直纸面方向上无限长,肋基温度Tb=473.15k,肋端,上下两表面为辐射换热,表面发射率为ε=1,环境温度T ∞=298.15K.按二维问题计算肋片的散热量,并与肋片一维假设解的结果进行对比。(边界条件利用差分方程代替微分方程法)。
6、.考虑下述一维稳态对流-扩散问题,
L
L x x U U U U s dx
dU dx d uU dx d ==+Γ===00)()(ρ
其中u 是流速,Γ和ρ均为常数,而s 是x 的单值函数,
)21(5.020L
x L U U s L
--=β 1) 将上面的数学模型无量纲化,并给出其分析解;
2) 取β=1,就Pe L =(ρuL )/Γ=1、10、100三种情况分别用三点中心差
分格式、迎风格式、幂律格式和QUICK 格式进行计算,并与分析解比较(计算时节点数目可取为10 ~ 20);
3) 改变参数β,譬如取β=10,重复2)中的计算;
4) 分析2)和3)中得到的结果,对各种格式进行比较。