数值传热学教学第一章课件

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1、数值传热学第一章绪论主讲陶文铨西安交通大学能源与动力工程学院热流中心CFD-NHT-EHTCENTER2010年9月13日,西安1/76课程简介1.教材－《数值传热学》第二版，20012.学时－45学时理论教学；10学时程序教学3.考核－平时作业/计算机大作业：考试－40/60；考查－60/404.方法－开放，参与，应用5.助手－喻志强，张虎，谷伟，凌空，封永亮2/76400350《数值传热学》被引用次数300引用次数2502001501005001988199019921994199619982000200220042006《数值传热学》被引用情况3/76有关的主要国外期

2、刊1.NumericalHeatTransfer,PartA-Applications;PartB-Fundamentals2.InternationalJournalofNumericalMethodsinFluids.3.Computer&Fluids4.JournalofComputationalPhysics5.InternationalJournalofNumericalMethodsinEngineering6.InternationalJournalofNumericalMethodsinHeatandFluidFlow7.ComputerMethodsofA

3、ppliedMechanicsandEngineering8.EngineeringComputations9.ProgressinComputationalFluidDynamics10.ComputerModelinginEngineering&Sciences(CMES)11.ASMEJournalofHeatTransfer12.InternationalJournalofHeatandMassTransfer13.ASMEJournalofFluidsEngineering14.InternationalJournalofHeatandFluidFlow15.AI

4、AAJournal4/76绪论教学目录1.1传热与流动问题的数学描写1.2传热与流动问题数值计算的基本思想及近期发展1.3传热与流动问题的数学描写的分类及其对数值解的影响5/761.1传热与流动问题的数学描写1.1.1控制方程及其通用形式1.质量守恒方程2.动量守恒方程3.能量守恒方程4.通用控制方程1.1.2单值性条件1.1.3建立数学描写举例6/761.1传热与流动问题的数学描写一切宏观的流动与传热问题都由三个守恒定律所支配：质量、动量与能量守恒（conservationlaw)。不同问题的区别主要在于单值性条件(conditionsforuniquesolution)

5、物性及源项的不同。1.1.1控制方程及其通用形式1.质量守恒方程∂ρ∂∂∂()()()ρρρuvw+++=0∂∂∂∂txyz7/76∂∂∂()()()ρuvwρρgd∂ρgd++=()divρU+div()0ρU=∂∂∂xyz∂tgd不可压缩流体：divU()0=称为流动无散（度）条件(Zerodivergence)。8/762.动量守恒方程对上图所示的微元体分别在三个坐标方向上应用Newton第2定律（F=ma)在流体中的表现形式：[微元体内动量的增加率]=[作用在微元体上各种力之和]u-动量方程∂∂∂∂()()()()ρρρρuuuuvuwp∂∂ggd∂u+++=−+(

6、2ληdivU+)∂∂∂∂∂txyzx∂x∂x∂∂∂∂∂∂vuuw++[(η)]++[(ηρ)]+Fx∂∂∂∂∂∂yxyzzxη为流体的动力粘度，λ称为流体的第2分子粘度。9/76导出上式时引入了关于流体中切应力与正应力的Stokes假定。上式右端部分可进一步转化：∂∂ggd∂uu∂vw∂∂∂u∂∂p(2λdivU++++++η)[ηη()][()]ρF−=x∂∂xy∂xy∂x∂∂∂zz∂x∂x∂∂∂∂∂uuu∂∂∂∂∂∂∂∂uvwggd()()()()()()()ηηη++++ηηηλ++divU∂∂xy∂∂∂xy∂zz∂∂∂∂∂∂∂xxyxzxx∂pρF−∂uuu∂∂x

7、=+div()ηgraduSgradu()=++ijk∂xu∂xyz∂∂于是∂∂∂uuu∂∂∂divgradu(())=++()()()∂x∂∂∂∂∂xyyzz∂()ρuggd+=div()(ρuuUdivηgrad)+Su∂t10/76源项为：∂∂∂∂∂∂∂uvwggd∂pSd=++++()()()()ηηηλρivUF−ux∂x∂∂∂∂∂∂xxyzxx∂x类似地：∂∂∂∂∂∂∂uvwggd∂pSd=++++()()()()ηηηλρivUF−vy∂x∂∂∂∂∂∂yyyzyy∂y∂∂∂∂∂∂∂uvwggd∂pSd