中国石油大学(华东) 储建学院热能与动力工程系 《计算传热学程序设计》 设计报告 学生姓名：龚波 学 号：08123217 专业班级：热能与动力工程 08－2班 指导教师：黄善波 2011年 7 月 5 日 1 1 设计题目 在工程实际中，往往需要增加（对流）传热量，应用比较广泛的较为有效的一种方法就是增加换热面积，即采用肋片—在材料消耗量增加较少的条件下能较多地增大换热面积。在一些换热设备中，肋片得到了广泛地应用，如制冷装置的冷凝器、散热器、空气加热器等等。 1.1 设计题目 某等截面圆柱形直肋，设肋端是绝热的。试分析在一定的金属消耗量下，为使肋片的散热量达到最大时所需要的肋片尺寸，并分析肋片的材料、表面传热系数对该尺寸的影响。 1.2 已知参数 为了求得数值结果和利用结果进行分析，现给定题目相关已知量，包括肋片材料导热系数 λ=λοk(T)=400(1+0.0035T),肋基温度 Tw =95℃，肋表度黑度 ε=0.80，周围空气温度 Tf=20℃，环境辐射温度 Ts=15℃，肋表面空气的表面换热系数 hc=8W/(m2•℃)。 2 物理与数学模型 2.1 物理模型 发生在肋片的导热过程严格地说是多维的。如图 1所示，暴露于恒温流体的圆柱肋片（肋高为L，直径为D）。由于圆柱直肋各处受热均匀，再加上肋片通常是由金属材料制成的，导热系数比较大，可以想象肋片内温度将仅沿肋高方向发生明显变化，再直径方向上变化相比很小。因此，假设该圆柱直肋在同一截面上温度相同，则该问题可转化为等截面直肋一维稳态导热问题。 d t/d x= 0HtftftwtsεD 图 1 圆柱肋片物理模型图 2.2 数学模型 2 以肋基为坐标原点，圆柱肋片厚度方向为坐标正方向，建立坐标系如图2所示。 基于上述物理模型，则该问题的数学模型可描述如下： 440cfbsddTAUhTTTTdxdx （1-a） 左右两侧相应的边界条件分别是第一类边界条件和第二类边界条件，分别描述如下： 左边界 0wxTT （1-b） 右边界 0x LdTdx （1-c） 图2 圆柱肋片数学模型图 3 数值处理与程序设计 3.1数学模型无量纲化 为了使数值计算结果具有更普遍的意义，将上述数学模型无量纲化。为此定义 xxL，fwfTTTT （2） 控制方程无量纲化后，方程整理为 442223210fscbwfwfwfTTddkdULhTTk dATTTTd xd x...
