二维导热物体温度场的数值模拟

1、精选优质文档-倾情为你奉上 金属凝固过程计算机模拟题目： 二维导热物体温度场的数值模拟 Solidworks十字接头的传热分析作者： 张 杰 学号： S学院： 北京有色金属研究总院专业： 材料科学与工程成绩：2015 年 12 月二维导热物体温度场的数值模拟图1 二维均质物体的网格划分用有限差分法模拟二维导热物体的温度场，首先将二维物体划分为如图1所示的网格，与可以是不变的常量,即等步长,也可以是变量(即在区域内的不同处是不同的),即变步长如果区域内各点处的温度梯度相差很大,则在温度变化剧烈处,网格布得密些,在温度变化不剧烈处,网格布得疏些至于网格多少,步长取多少为宜,要根据计算精度与计算工作

2、量等因素而定在有限的区域内,将二维不稳定导热方程式应用于节点 可写成:、当、较小时，忽略、项。当时，即、方向网格划分步长相等最后得到节点的差分方程:式中: 假设边界为对流和辐射边界，对流用以下公式计算：MATLAB编程模拟表1 计算机模拟参数模拟参数输入几何尺寸/ m0.35初始温度/15定温边界/100密度/kg/m37840导热系数/w/(m)30比热/J/(kg)610工件节点数/个25时间步长/min0.1时间步数/个100几何步长/mm35在MATLAB中编程求解，程序如下：clc;clear;format long% 参数输入moni_canshu=xlsread('模拟参

3、数输入.xlsx',1,'B2:B11'); %读取excel中的模拟参数s=moni_canshu(1); %几何尺寸,mt0=moni_canshu(2); %初始温度，tf=moni_canshu(3); %辐射（空气）边界，rou=moni_canshu(4); %密度,kg/m3lamda=moni_canshu(5); %导热系数,w/(m)Cp=moni_canshu(6); %比热,J/(kg)n=moni_canshu(7); %工件节点数,个 <1000dt=60*moni_canshu(8); %时间步长，min to sm=moni_can

4、shu(9); %时间步数,个 <100dx=s/(n-1);%计算dxf0=lamda*dt/(rou*Cp*dx*dx);%计算f0% 初始参数矩阵，初始温度for iii=1:n for jjj=1:n Told(iii,jjj)=t0; endendTold(1,:)=tf;Told(n,:)=tf;Told(:,1)=tf;Told(:,n)=tf;% 写文件表头xlswrite('data.xlsx','坐标位置','sheet1','A1');asc=97;for ii=1:n biaotou1='第&

5、#39; num2str(ii) '点' asc=asc+1; xlswrite('data.xlsx',biaotou1,'sheet1',char(asc) '1'); xlswrite('data.xlsx',biaotou1,'sheet1','A' num2str(ii+1);end% 模拟运算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);%绘图 shading interp colormap(jet) pause(0.1) saveas(gcf,'第' num2str(jj*0.1) 's温度图像.jpg'); xlswrite('data1

7、.xlsx',Told,'sheet1','B2'); copyfile('data1.xlsx','第' num2str(jj*0.1) 's数据.xlsx') delete('data1.xlsx');end模拟结果：坐标位置第1点第2点第3点第4点第5点第6点第7点第8点第9点第10点第11点第12点第13点第1点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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 坐标位置第14点第15点第16点第17点第18点第19点第20点第21点第22点第23点第24点第25点第1点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点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点15.01 15.01 15.01 15.01 15.02 15.09 15.52 1