有一块厚度为2δ的无限大平板初始温度为t0在初始瞬间将其放置于温度为t∞的流体中设t∞ t0流体与表面间的表面传热系数h 为常数。用MATLAB求解
为了求解这个问题,我们可以使用MATLAB的偏微分方程求解工具箱(Partial Differential Equation Toolbox)。
首先,我们需要建立一个二维热传导方程模型。设平板的长度为L,宽度为W,则其在x方向上的长度为L,y方向上的长度为W/2。
假设平板的温度分布为T(x, y, t),其中x和y是平板上的空间坐标,t是时间。根据热传导方程,我们可以得到平板上的温度分布满足以下偏微分方程:
∂T/∂t = α(∂^2T/∂x^2 + ∂^2T/∂y^2)
其中,α是热扩散系数,由材料的热物性决定。
根据问题的边界条件,我们可以得到以下边界条件:
- x=0时,T(0, y, t) = t0
- x=L时,T(L, y, t) = t∞
- y=0时,T(x, 0, t) = t∞
- y=W/2时,T(x, W/2, t) = t∞
现在,我们可以使用MATLAB的偏微分方程求解工具箱来求解这个方程。以下是一个示例代码:
% 设置平板的尺寸和边界条件
L = 1; % 平板的长度
W = 1; % 平板的宽度
t0 = 0; % 初始温度
t_inf = 100; % 流体的温度
alpha = 1; % 热扩散系数
% 定义平板上的空间网格
Nx = 100; % x方向上的网格数
Ny = 50; % y方向上的网格数
x = linspace(0, L, Nx);
y = linspace(0, W/2, Ny);
% 定义时间网格
Nt = 1000; % 时间步数
t = linspace(0, 1, Nt);
% 定义边界条件
T0 = t0*ones(Ny, Nx);
T_inf = t_inf*ones(Ny, Nx);
T_inf(:, 1) = t0; % x=0时,温度为t0
T_inf(:, end) = t_inf; % x=L时,温度为t_inf
T_inf(1, :) = t_inf; % y=0时,温度为t_inf
T_inf(end, :) = t_inf; % y=W/2时,温度为t_inf
% 定义初始条件
T = T0;
% 求解偏微分方程
for n = 1:Nt
Tn = T;
for i = 2:Ny-1
for j = 2:Nx-1
T(i, j) = Tn(i, j) + alpha*(Tn(i+1, j) - 2*Tn(i, j) + Tn(i-1, j))/(y(i)-y(i-1))^2 + alpha*(Tn(i, j+1) - 2*Tn(i, j) + Tn(i, j-1))/(x(j)-x(j-1))^2;
end
end
% 更新边界条件
T(:, 1) = t0;
T(:, end) = t_inf;
T(1, :) = t_inf;
T(end, :) = t_inf;
end
% 绘制温度分布
mesh(x, y, T);
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('Temperature');
通过运行以上代码,我们可以得到平板上的温度分布。可以调整参数和边界条件来适应不同的问题
原文地址: https://www.cveoy.top/t/topic/hPAY 著作权归作者所有。请勿转载和采集!