计算传热学程序设计：砖墙截面温度分布与冷量损失分析

“计算传热学程序设计.pdf”是一份关于计算传热学的课程设计报告，主要讨论了如何计算墙体在稳态下的温度分布和冷量损失，涉及墙体的传热模型、数学模型和离散化处理。 1. 计算传热学基础 计算传热学是热能工程领域的重要组成部分，它研究的是热量传递的计算方法。在本设计报告中，重点是分析墙体的传热过程，特别是在考虑辐射强度和周围空气温度的影响下，当外界温度周期性变化时，墙体内部的温度和热流密度的变化规律。 1.1 题目描述 报告给出的计算题目是一个长方形截面的砖墙冷空气通道，要求计算在稳态条件下的温度分布以及垂直于纸面方向1米长度的冷量损失。墙体材料的导热系数、壁面的表面传热系数和对应流体温度等关键参数已知。 1.2 物理与数学模型 1.2.1 物理模型 基于问题的特性，可以简化为以下假设：(1) 垂直于纸面方向的温度变化忽略不计；(2) 墙体对称，只需求解1/4区域即可推得整体解决方案。 1.2.2 数学模型 根据物理模型，建立了二维稳态导热微分方程，并给出了相应的边界条件。边界条件包括：(1) 垂直边界无温度梯度；(2) 壁面的边界条件，包括外壁面的第三类边界（强制对流）和内壁面的第三类边界（自然对流）。 2. 数学模型的离散化 为了求解上述微分方程，通常需要对其进行离散化处理。报告中提到采用外点法对求解区域进行离散，这是一种数值方法，将连续区域转化为离散网格，将微分方程转化为代数方程组，以便通过数值计算方法求解。 3. 解决方案与算法 在实际计算中，可能会使用有限差分法、有限元法或边界元法等数值方法对离散化的方程进行求解。这些方法的核心是将连续问题转换为离散问题，然后通过迭代算法找到满足边界条件的解。 4. 结果分析与验证 计算完成后，需要对结果进行分析，包括温度分布的图形展示和冷量损失的数值计算。此外，结果应与已知理论或实验数据进行比较，以验证计算的准确性。 5. 应用与扩展 计算传热学的程序设计不仅限于墙体传热，还可应用于制冷系统、热交换器、建筑节能设计等多个领域。理解并掌握此类计算方法对于优化工程设计和提高能源效率至关重要。 总结，这份报告详细介绍了计算传热学中的一个实际问题，从物理模型构建到数学模型的离散化，再到可能的求解策略，为读者提供了完整的计算传热问题解决流程。这对于学习和理解计算传热学的基本原理和应用具有很高的参考价值。