对流换热的HSMAC数值方法

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随着学科的发展,用数值分析方法研究流体流动与传热学得到越来越广泛的应用。近20年来,随着计算机硬件的发展给数值模拟提供了硬件基础。从而逐渐使得数值方法成为一个具有完整理论支持的研究手段。论文主要研究对流传热的HSMAC (Highly Simplified Marker And Cell)数值方法。主要研究内容为HSMAC方法的原理及离散过程,HSMAC方法边界条件的处理,HSMAC方法的程序实现及采用典型对流传热问题对HSMAC方法及程序进行考核。通过上述内容的研究,获得如下主要结果。(1) HSMAC方法的网格生成不同于其它方法的网格生成。主要是在物理几何模型外另加一边界成虚拟节点,是先节点后界面的;在进行加密时必须对网格进行缩放,以使得网格与模型的几何结构相吻合。(2) HSMAC方法主要是处理非稳态流体流动与传热的,在求解压强修正时采用了二次迭代,而不是求解关于压强的泊松方程。(3)由于是交错网格且另加一层虚拟节点,处理边界条件时,如果物理量存储在相应的界面上则直接给值,否则,须对实际边界对虚拟边界插值来给定。(4)通过水平方腔自然对流、水平环形空间内自然对流、给定压力边界条件的平行平板间流动及矩形腔内液柱自由表面流动四个不同流动传热问题的数值分析对HSMAC方法进行了考核,得到复杂流动的合理解。
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