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用集总参数法数值求解耦合传导方程问题。 (英语) Zbl 0557.76003号

传热数值方法,第二届国际会议,威尼斯/意大利,1981年,第2卷,227-274(1983)。
[关于整个系列,请参见Zbl 0511.00028号.]
本文讨论了用集总参数法求解耦合电导-对流问题的数值方法。特别是,本文考虑的问题是计算固体内部的瞬态或稳态温度分布,该固体由流经管道或管道系统的流体冷却。这个问题不同于更常见的热传导问题,因为冷却固体的流体的温度是未知的。解决这类问题的实际情况包括大型电机和涡轮发电机的定子和转子的冷却,大型变压器、埋地电缆和辅助设备的冷却,以及埋地管道中残余燃油的流动。
给出了采用非均匀网格布置的有限差分方法的示例,该方法可用于定义节点之间的热导纳。研究了两种处理流体中热流的方法,迎风格式有利于解决瞬态问题,包括流体温度沿管道发生较大变化,但如果Courant数为1,则与固体几乎没有交换,以及修正的中心差分格式,该格式假定流体流动方向上存在线性温度变化。DuFort-Frankel格式与局部全隐式格式相结合,适用于大型非均匀网络。然而,对于一维高度非线性问题,DJ预测-校正方案被发现更准确、更有效。在比较显式Chebyshev半迭代法和逐次线性松弛迭代法时,稳态问题也得到了类似的结论。
通过将这些方法应用于一系列工程设备,已经证明了这些方法,从只有固体区域的问题开始,一直到涉及固体和流体区域的问题,以及已知的流体流速。成功地解决了涉及复杂非线性和复杂几何的问题。最后,给出了一个必须同时计算固体和流体温度以及流体流速的问题的示例。得出的结论是新的,对从事“传热”工作的人来说非常有趣。
审核人:H.K.Verma公司

理学硕士:

76M99型 流体力学的基本方法
80A20型 热量和质量传递,热流(MSC2010)