二維導(dǎo)熱物體溫度場的數(shù)值模擬

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 金屬凝固過程計算機(jī)模擬題目： 二維導(dǎo)熱物體溫度場的數(shù)值模擬 Solidworks十字接頭的傳熱分析作者： 張 杰 學(xué)號： S學(xué)院： 北京有色金屬研究總院專業(yè)： 材料科學(xué)與工程成績：2015 年 12 月二維導(dǎo)熱物體溫度場的數(shù)值模擬圖1 二維均質(zhì)物體的網(wǎng)格劃分用有限差分法模擬二維導(dǎo)熱物體的溫度場，首先將二維物體劃分為如圖1所示的網(wǎng)格，與可以是不變的常量,即等步長,也可以是變量(即在區(qū)域內(nèi)的不同處是不同的),即變步長如果區(qū)域內(nèi)各點處的溫度梯度相差很大,則在溫度變化劇烈處,網(wǎng)格布得密些,在溫度變化不劇烈處,網(wǎng)格布得疏些至于網(wǎng)格多少,步長取多少為宜,要根據(jù)計算精度與計算工作

2、量等因素而定在有限的區(qū)域內(nèi),將二維不穩(wěn)定導(dǎo)熱方程式應(yīng)用于節(jié)點 可寫成:、當(dāng)、較小時，忽略、項。當(dāng)時，即、方向網(wǎng)格劃分步長相等最后得到節(jié)點的差分方程:式中: 假設(shè)邊界為對流和輻射邊界，對流用以下公式計算：MATLAB編程模擬表1 計算機(jī)模擬參數(shù)模擬參數(shù)輸入幾何尺寸/ m0.35初始溫度/15定溫邊界/100密度/kg/m37840導(dǎo)熱系數(shù)/w/(m)30比熱/J/(kg)610工件節(jié)點數(shù)/個25時間步長/min0.1時間步數(shù)/個100幾何步長/mm35在MATLAB中編程求解，程序如下：clc;clear;format long% 參數(shù)輸入moni_canshu=xlsread('模擬參

3、數(shù)輸入.xlsx',1,'B2:B11'); %讀取excel中的模擬參數(shù)s=moni_canshu(1); %幾何尺寸,mt0=moni_canshu(2); %初始溫度，tf=moni_canshu(3); %輻射（空氣）邊界，rou=moni_canshu(4); %密度,kg/m3lamda=moni_canshu(5); %導(dǎo)熱系數(shù),w/(m)Cp=moni_canshu(6); %比熱,J/(kg)n=moni_canshu(7); %工件節(jié)點數(shù),個 <1000dt=60*moni_canshu(8); %時間步長，min to sm=moni_can

4、shu(9); %時間步數(shù),個 <100dx=s/(n-1);%計算dxf0=lamda*dt/(rou*Cp*dx*dx);%計算f0% 初始參數(shù)矩陣，初始溫度for iii=1:n for jjj=1:n Told(iii,jjj)=t0; endendTold(1,:)=tf;Told(n,:)=tf;Told(:,1)=tf;Told(:,n)=tf;% 寫文件表頭xlswrite('data.xlsx','坐標(biāo)位置','sheet1','A1');asc=97;for ii=1:n biaotou1='第&

5、#39; num2str(ii) '點' asc=asc+1; xlswrite('data.xlsx',biaotou1,'sheet1',char(asc) '1'); xlswrite('data.xlsx',biaotou1,'sheet1','A' num2str(ii+1);end% 模擬運算for jj=1:2 copyfile('data.xlsx','data1.xlsx') Tnew(1,1:n)=tf; Tnew(n,1:n)=t

6、f; Tnew(1:n,1)=tf; Tnew(1:n,n)=tf; for i=2:n-1 for j=2:n-1 Tnew(i,j)=Told(i,j)+f0*(Told(i-1,j)-4*Told(i,j)+Told(i+1,j)+Told(i,j-1)+Told(i,j+1); end end Told=Tnew; pcolor(Told);%繪圖 shading interp colormap(jet) pause(0.1) saveas(gcf,'第' num2str(jj*0.1) 's溫度圖像.jpg'); xlswrite('data1

7、.xlsx',Told,'sheet1','B2'); copyfile('data1.xlsx','第' num2str(jj*0.1) 's數(shù)據(jù).xlsx') delete('data1.xlsx');end模擬結(jié)果：坐標(biāo)位置第1點第2點第3點第4點第5點第6點第7點第8點第9點第10點第11點第12點第13點第1點96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 第2點96.28

8、85.73 74.90 68.66 65.94 65.05 64.84 64.80 64.79 64.79 64.79 64.79 64.79 第3點96.28 74.90 55.91 45.04 40.36 38.85 38.49 38.43 38.42 38.42 38.42 38.42 38.42 第4點96.28 68.66 45.04 31.64 25.94 24.13 23.71 23.64 23.63 23.63 23.63 23.63 23.63 第5點96.28 65.94 40.36 25.94 19.85 17.95 17.52 17.45 17.44 17.44 17.

9、44 17.44 17.44 第6點96.28 65.05 38.85 24.13 17.95 16.03 15.59 15.52 15.51 15.51 15.51 15.51 15.51 第7點96.28 64.84 38.49 23.71 17.52 15.59 15.16 15.09 15.08 15.08 15.08 15.08 15.08 第8點96.28 64.80 38.43 23.64 17.45 15.52 15.09 15.02 15.01 15.01 15.01 15.01 15.01 第9點96.28 64.79 38.42 23.63 17.44 15.51 15.

10、08 15.01 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 第10點96.28 64.79 38.42 23.63 17.44 15.51 15.08 15.01 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 第11點96.28 64.79 38.42 23.63 17.44 15.51 15.08 15.01 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 第12點96.28 64.79 38.42 23.63 17.44 15.51 15.08 15.01 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 第13點96.28 64.79

11、 38.42 23.63 17.44 15.51 15.08 15.01 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 第14點96.28 64.79 38.42 23.63 17.44 15.51 15.08 15.01 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 第15點96.28 64.79 38.42 23.63 17.44 15.51 15.08 15.01 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 第16點96.28 64.79 38.42 23.63 17.44 15.51 15.08 15.01 15.00 15.00 15.00

12、 15.00 15.00 第17點96.28 64.79 38.42 23.63 17.44 15.51 15.08 15.01 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 第18點96.28 64.80 38.43 23.64 17.45 15.52 15.09 15.02 15.01 15.01 15.01 15.01 15.01 第19點96.28 64.84 38.49 23.71 17.52 15.59 15.16 15.09 15.08 15.08 15.08 15.08 15.08 第20點96.28 65.05 38.85 24.13 17.95 16.03 1

13、5.59 15.52 15.51 15.51 15.51 15.51 15.51 第21點96.28 65.94 40.36 25.94 19.85 17.95 17.52 17.45 17.44 17.44 17.44 17.44 17.44 第22點96.28 68.66 45.04 31.64 25.94 24.13 23.71 23.64 23.63 23.63 23.63 23.63 23.63 第23點96.28 74.90 55.91 45.04 40.36 38.85 38.49 38.43 38.42 38.42 38.42 38.42 38.42 第24點96.28 85.

14、73 74.90 68.66 65.94 65.05 64.84 64.80 64.79 64.79 64.79 64.79 64.79 第25點96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 坐標(biāo)位置第14點第15點第16點第17點第18點第19點第20點第21點第22點第23點第24點第25點第1點96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 96.28 第2點64.79 64.79 64.79 6

15、4.79 64.80 64.84 65.05 65.94 68.66 74.90 85.73 96.28 第3點38.42 38.42 38.42 38.42 38.43 38.49 38.85 40.36 45.04 55.91 74.90 96.28 第4點23.63 23.63 23.63 23.63 23.64 23.71 24.13 25.94 31.64 45.04 68.66 96.28 第5點17.44 17.44 17.44 17.44 17.45 17.52 17.95 19.85 25.94 40.36 65.94 96.28 第6點15.51 15.51 15.51 1

16、5.51 15.52 15.59 16.03 17.95 24.13 38.85 65.05 96.28 第7點15.08 15.08 15.08 15.08 15.09 15.16 15.59 17.52 23.71 38.49 64.84 96.28 第8點15.01 15.01 15.01 15.01 15.02 15.09 15.52 17.45 23.64 38.43 64.80 96.28 第9點15.00 15.00 15.00 15.00 15.01 15.08 15.51 17.44 23.63 38.42 64.79 96.28 第10點15.00 15.00 15.00

17、15.00 15.01 15.08 15.51 17.44 23.63 38.42 64.79 96.28 第11點15.00 15.00 15.00 15.00 15.01 15.08 15.51 17.44 23.63 38.42 64.79 96.28 第12點15.00 15.00 15.00 15.00 15.01 15.08 15.51 17.44 23.63 38.42 64.79 96.28 第13點15.00 15.00 15.00 15.00 15.01 15.08 15.51 17.44 23.63 38.42 64.79 96.28 第14點15.00 15.00 15

18、.00 15.00 15.01 15.08 15.51 17.44 23.63 38.42 64.79 96.28 第15點15.00 15.00 15.00 15.00 15.01 15.08 15.51 17.44 23.63 38.42 64.79 96.28 第16點15.00 15.00 15.00 15.00 15.01 15.08 15.51 17.44 23.63 38.42 64.79 96.28 第17點15.00 15.00 15.00 15.00 15.01 15.08 15.51 17.44 23.63 38.42 64.79 96.28 第18點15.01 15.01 15.01 15.01 15.02 15.09 15.52 1