谱配置法分析温度依赖导热系数的对流-辐射肋片效率

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"该文是首发论文,主要探讨了谱配置法在研究导热系数随温度变化的对流-辐射肋片效率中的应用。作者包括孙亚松、马菁和李本文,分别来自华北电力大学、长安大学和大连理工大学。文章通过Chebyshev多项式展开处理空间微分项,并利用谱配置法离散温度分布,解决非线性能量守恒方程,分析了参数对肋效率的影响。" 谱配置法是一种数值计算方法,常用于求解偏微分方程,特别是当这些方程具有复杂的几何形状或非线性特性时。在本文中,这种方法被用来研究导热系数与温度相关的对流-辐射肋片系统。肋片在热交换器中起着关键作用,因为它们增加了表面积,从而提高了热量传递效率。当导热系数随温度变化时,这个问题变得更加复杂,因为热量传递的速率会随着肋片温度的不同而变化。 在求解过程中,作者采用了Chebyshev多项式展开,这是一种将连续函数表示为Chebyshev多项式的线性组合的技术,可以有效地近似空间中的微分项。随后,通过谱配置法对空间上的温度分布进行离散,即将连续的偏微分方程转换为一组代数方程,简化了问题的求解。这种离散方法具有快速的收敛性,使得即使在使用较少的计算节点时也能获得高精度的结果。 能量守恒方程的非线性主要来源于两个方面:一是导热系数随温度的变化,二是肋片表面的热辐射。为了解决这个问题,作者采用了局部线性化的方法,即在每个局部区域对非线性项进行线性近似,降低了方程的复杂性。 通过谱配置法的计算结果与已有的文献对比,证明了这种方法在处理这种非线性问题时的准确性和有效性。此外,作者还分析了一些重要的无量纲参数,如导热系数的变化率、对流-导热耦合参数和辐射-导热耦合参数对肋片效率的影响。这些参数的研究有助于理解系统性能并优化设计。 关键词涵盖了辐射传热、对流、非线性系统、肋片效率以及谱配置法,表明该研究涉及了热力学、传热学和数值计算等多个领域,对理解和改进温度依赖导热系数的对流-辐射肋片系统具有重要价值。