机械
不同类型翅片的数值研究
莫汉蒂Sankarsan
翅片只不过是在热交换设备上发现的延伸表面，如汽车散热器，自行车发动机，计算机CPU散热器和发电厂的热交换器。高效的Fin确实可以提高系统的性能。Fin有多种类型，从理论上分析这些类型需要花费大量精力。因此，世界各地的研究人员利用数值方法来分析复杂的问题，如通过鳍的传热。在这个项目中，您将使用数值方法解决各种类型的鳍，并将其与存在的理论解决方案进行比较。
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在这个项目中，您将研究一维和二维稳态条件下的导电传热。术语一维是指只需要一个坐标来描述因变量的空间变化。因此，在一维系统中，温度梯度仅沿单一坐标方向存在，并且传热只发生在该方向上，而在二维系统中，温度梯度沿两个坐标方向存在。如果每一点的温度与时间无关，则系统具有稳态条件的特征。通过讨论不产生内部热能的传热来考虑稳态传导。目的是确定不同截面面积翅片的温度分布和传热速率的表达式。
最后，使用1-D热传导，2-D热传导和对流换热，您将使用解析和数值方法分析各种类型的鳍(均匀横截面积的直鳍和非均匀横截面积的直鳍，环形鳍和销鳍)。求解后，必须将数值结果与理论结果进行比较，以检查解的准确性并验证数值解。
- 翅片:这些是物体的延伸表面，有助于通过增加对流来增加与环境的传热速率。
- 导电传热:热传递可以分为传导、对流、辐射等多种机制。最简单的传热方式是传导。传导性传热是指当两个物体接触时，由于温度的差异，热量从一个物体传递到另一个物体的现象。
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- 对流换热:对流换热是一种由于分子间相互作用和物质运动而发生热传递的机制。这种传热模式只有在固体与液体或液体与液体接触时才会发生。
- FDM:这是数值分析中使用的一种离散化技术，通过逼近导数来求解微分方程。在这里，我们将空间和时间离散为N个数据点，我们存储数据并随着时间的推移不断更新。
- 泰勒级数展开:要实现有限差分法，必须知道函数的泰勒级数表示。在数学中，泰勒级数是将函数表示为无限项的和，这些项是由函数在单点的导数值计算出来的。也就是说，如果一个函数是连续的，并且我们知道它在某一点上的导数，那么我们可以很容易地通过泰勒级数来确定它在定义域下一个相邻点上的值。
项目实施:
- 本文首先对翅片传热的数值计算方法、类型和控制方程进行了研究。
- 然后，根据边界条件求解翅片传热的控制方程。在这一步中，还需要编写C语言编程代码来计算在某一时刻翅片上的温度分布。的点。将结果数据保存在文本文件中，以便后期处理。
- 然后，用FDM找到这些方程的数值解。选择时间向前和空间中心离散(FTCS)可以得到更好的结果。在这一步中，您必须编写代码来离散域，并与解决方案进行多次交互，直到您获得10e-5的精度。不要忘记将结果数据保存在文本文件中。
- 使用Gnuplot或Minitab绘制结果数据。对于绘图，等高线使用Minitab轻松方便。
- 比较你的结果，解析解和数值解同时绘图。如果你的两个解重合或接近重合，那么你的数值解是正确的。
- 在解决了一维问题之后，再去解决更复杂的变截面问题。
项目简介:在这个项目结束时，你将通过翅片传热，数学建模和数值方法有良好的知识。您可以利用这些经验来模拟流体流动问题(CFD)，并使用数值方法解决它们。
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软件要求:
- DevC + +:您将需要devc++软件来编写逻辑并多次与解决方案交互。
- Gnuplot:此外，您还需要Gnuplot等绘图软件来绘制结果数据并比较解决方案。
编程语言:C编程语言
开发不同类型鳍的数值研究所需的工具包:
通过对不同类型鳍的数值研究，您将学习到的技术:
不同类型翅片的数值研究
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•发表:2018-10-16•最后更新:2022-04-18
