设有一块厚度为2δ的二维无限大平板初始温度为t_0在初始瞬间将它放置于温度为t_∞的流体中如图1所示。设t_∞t_0流体与板面间的表面传热系数h为常数。使用MATLAB软件仿真其海斯勒图
要使用MATLAB软件仿真海斯勒图,需要先定义相关参数和方程,然后使用MATLAB的绘图函数来绘制图形。
首先,定义以下参数:
- δ:平板的厚度
- t_0:初始温度
- t_∞:流体的温度
- h:表面传热系数
然后,定义以下方程:
- T(x,y):平板上各点的温度分布,其中x和y分别表示平板上的横向和纵向坐标
根据海斯勒图的理论,可以得到以下方程:
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在平板内部(0 < x < δ, 0 < y < δ): ∇²T = 0
-
在平板表面(x = 0, 0 < y < δ): ∂T/∂x = -h(T - t_∞)
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在平板表面(0 < x < δ, y = δ): ∂T/∂y = -h(T - t_∞)
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边界条件: T(x,0) = t_0 lim(x→∞) T(x,y) = t_∞ lim(y→∞) T(x,y) = t_∞
根据上述方程和边界条件,可以使用MATLAB的偏微分方程求解工具箱来求解该问题。以下是MATLAB代码的示例:
% 定义参数
delta = 1; % 平板厚度
t0 = 25; % 初始温度
t_inf = 100; % 流体温度
h = 10; % 表面传热系数
% 定义二维平板上的温度分布方程
T = pdepe(0, @pdefun, @icfun, @bcfun, linspace(0, delta, 100), linspace(0, delta, 100));
% 绘制海斯勒图
surf(linspace(0, delta, 100), linspace(0, delta, 100), T);
% 定义偏微分方程
function [c, f, s] = pdefun(x, t, u, du_dx)
c = 1;
f = du_dx;
s = 0;
end
% 定义初始条件
function u0 = icfun(x)
u0 = t0;
end
% 定义边界条件
function [pl, ql, pr, qr] = bcfun(xl, ul, xr, ur, t)
pl = ul - t_inf;
ql = 0;
pr = ur - t_inf;
qr = h;
end
上述代码中,pdepe函数用于求解偏微分方程,其中pdefun函数定义了偏微分方程的形式,icfun函数定义了初始条件,bcfun函数定义了边界条件。
使用以上代码,可以得到海斯勒图的仿真结果
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