NORTHcHAELECTRICPOWER华北电力技术用二维导热型问题的通用程序分析膜式水冷壁中的温度场分布山东电力科学研究院(济南25。。21)翌旦塑兰72’文摘用计算机模拟、求解和分析I程问题具有重要的实际意义和经济价值。目前已有通用程序可计算传热学的十大问题。作者介绍了Pantanker．D．A的二维导热型问题的通用程序Cond2，并从建立数学模型开始，论述如何运用谈程序耐两种规格的膜式水冷壁传热过程求解，以及从结果分析水冷壁的I作环境。，一关键词二维导热型问题通用程序膜式水冷壁．温度场分布数学求解饷广一—_／——／————_．／——7嘲／1工程问题的数值模拟近15年来，流体流动、传热传质和燃烧过程的计算机模拟迅速发展，形成了新的研究领域。一些求解同类现象的通用程序相继出现，工程技术人员针对实践中遇到的问题，可直接利用这些通用程序，或只需编制子程序调用这些通用程序即可获得所研究问题的解。8O年代中期发展起来的大型通用程序PH0EN．ICS已可用来计算传热学的十大问题，比如分析大型炉膛内的燃烧、流动和传热过程。用计算机分析工程实际问题的三个步骤是：①建立恰当的数学物理模型；②选用有效的离散化方法}③利用计算机工具编程求解。本文分析了膜式水冷壁的工作过程，建立了描述传热过程的简化数学模型，使用二维导热型问韪的通用程序Cond2解得了水冷壁管及鳍片内的温度场分布，弥补了传统方法不能计算整个温度场的缺憾，对评估水冷壁的工作条件和安全可靠性有一定意义。2二维导热型问题通用程序Cond2Cond2是Pantanker．D．A在8O年代初编制的计算导热及通道内充分发展对流换热问题的通用程序。在直角坐标、柱坐标和极坐标下，二维导热及通道内充分发展对流换热问题的通用微分方程如式(1)：·百aT=轰(-aT)+(·aT)+s(1)式中，——柱坐标或极坐标，p——密度；——定压比热}丁——温度}t——时间IS-源项}——导热系数。Cond2是用来求解方程(1)的通用计算程序，可求解稳态导热、非稳态导热、质扩散、充分发展管流、位势流动等问题，适用变物性和变内热源，可随时问、空问和当地温度变化i适用于第一、第二和第三类边界条件，均可随时间和边界坐标变化-适用直角坐标、柱坐标和极坐标。在三种坐标系中、、X、Y的具体数据和表示符号见表l。程序是根据控制容积法的有限差分格式编制的。一21—维普资讯http://www.cqvip.comQ砷L品■胡u且r——：一FmnCaidsL——堇一r——一L——J一1d=0r血d_一f口五出N_1Ir1H堕照—一旦R％妇L1遵iH型鲤卜—墅!C∞血一．亘巫广{亘Sd喝—}压垂hh0It一L匝亟固l厂—■=-=：_一l砌Ymi~d％L—正匪一图1Cond2的过程及其流程程序采用主处理和用户定义部分分开的主从结构。主处理模块有20个过程(子程序和函数)，其中包括Cond2和其它各功能过程；用户定义模块至少包括7个过程。Cond2通过无名共用区与用户模块中的Specifica—tions过程进行主要控制参数的通讯，而与其它用户过程则用参数传递数据。Cond2内部的主要数据通过Cond2的有名共用区在各过程中共享。Cond2既可作主模块，也可作子模块。Cond2作主模块时，作为常规计算温度场使用；用作子模块时，其中Cond2过程可被用户一次或多次调用，以完成更为复杂的计算。Cond2中各过程及其流程见图1。Cond2用BAsIC语言编写，操作系统为MS—DOS或PC-DOs2．0以上的版本，硬件环境为IBM—PC系列微型机或兼容机裹1方程‘1)中的坐标和系数3膜式水冷壁的传热简化数学模型膜式水冷壁接受烟气和火焰的热量输入，并将热量辖出给工质，故引入以下假设：①沿水冷壁管高度方向的传热忽略不计，因此是二维导热问题，@水冷壁管内壁为第三类边界条件，对流换热系数沿管子周界为常数；③忽略烟气对水冷壁的对流换热，火焰正面外边界水冷壁管只接受炉膛的辐射热，其边界为第二类边界，火焰背面外边界绝热}④导热系数^为常数}⑤计算区域分为管子和鳍片两个区域，管子采用极坐标，鳍片采用直角坐标，鳍片和管子的结合区域对管子采用第二类边界，对鳍片引用管子的计算结果，处理成第三类边界I⑥为便于计算，鳍片横截面取为矩形整个计算区域如图2所示，管子部分温度场的数学描写为等+等+专等一o㈤。rr‘‘边界条件为：，：r：口(...
