文档介绍：传热与流体流动的数值计算
[美] . 帕坦卡著
同济大学机械工程学院
朱彤
本课程学习内容
物理现象的数学描述
离散化方法
扩散项处理
对流与扩散
流场的计算
湍流数学模型
Fluent基础知识介绍
参考书目
传热与流体流动的数值计算——[美] . 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
第一章引论
1-1 研究的范畴
传热与流体流动的重要性:遍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能的数值方法
实验研究
全比例实验
模型实验
结果外推
测量仪表精度
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
1-2 预测的方法
1-2 预测的方法
理论计算的优点
成本低、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
理论计算的缺点
实际问题分为
A类:能够用合适的数学模型描述
B类:与A类相反的问题-湍流、多相流、NOX生成、非牛顿流体流动
预测方法的选择
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,方程本身则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。
通常以单位质量为基础来表示各因变量。
例如:质量分量、速度(单位质量的动量)、比焓等。
第二章物理现象的数学描述
假设J代表一个典型因变量的流量密度
x
S
以单位容积为基础来表达一项——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
—化学组分的守恒
令ml代表一种化学组分l的质量分量。当存在速度场u是,守恒表示为:
单位容积内化学组分l的质量变化率
组分l的对流流量密度
扩散流量密度
单位容积化学组分l的生成率
如果用菲克扩散定律表示Jl,
扩散系数
得到: