Fluent三维瞬态温度场仿真算法研究(3)
。2011年，国内的司政等人针对混凝土浇筑过程中结构的温度场仿真，基于 ANSYS 平台，开
发出了针对混凝土结构三文温度场的数值仿真程序，并在多种实际情况下去验证
程序的正确性，结果与实际情况符合的很好[14]。
其它工业领域，譬如陶瓷烧制领域，2004年，来自北京航空航天大学的汪苏等人以传热学的理论为基础，由有限差分法，建立了陶瓷烧结过程中的三文温度
场模型，实现了陶瓷中复杂零件以及构件烧结的过程中的三文温度场的数值仿真[15]。
电气方面，2012年，来自浙江大学的张哲任等人，针对特高压直流输电接地
极的实际情况，建立了稳定工作情况下的稳态温度场，提出了一种基于有限体积
法的算法，并通过结果计算，提出了减少地极的接地电阻来减少突然最高稳态温
升的合理建议[16]
。在2009年，来自哈尔滨理工大学的张蔓等人以流体力学、传热
学的知识为基础，基于有限元法，建立了潜油电机定子的三文温度场模型，并在
实际几种工况下对温度场模型进行了验算，结果表明，该基于有限元法的潜油电
机定子的温度场的模型与实际情况符合的很好[17]
。2012年，国内的杨国明等人基
于有限体积法，建立了永磁电机的温度场模型，并借此研究该永磁电机的发热情况[18]。
在有关温度场数值计算的理论计算方面，在 1998年，武汉交通科技大学的钱
作勤等人探索了有限体积法在求解一文到三文温度场中的应用，推导了一文温度
场的离散方程及其代数方程组解法[19]
。在 2001年，中国科学院的李荫藩等人介绍
了针对二文双曲守恒律，高精度高分辨率的有限体积法及其近年来的发展[20]。
综合前人的研究，20 世纪关于温度场的计算绝大部分基于有限差分法，但是
其缺点显而易见：变步长的离散方程结构复杂，边界条件处理繁琐，且该方法物
理意义不明确；有限元法的基本思想是利用分片插值函数来近似表示场域内的解，
其计算精度较高，在其它领域应用广泛，但其对计算区域的要求较高，不能很好
地处理“奇点”，局限性也十分明显。而有限体积法，相对于上文提到的其它方法，
本方法有实际的物理意义，使建立的模型更逼近于实际情况，从而使得计算结果
更趋近真实结果，因此也得到了越来越广泛的应用。 总体来讲，近几年来，国内
外很多研究学者开展了这方面的理论及实验，并取得了丰硕的研究成果。通过上
面的文献综述，我们可以看到对三文温度场进行数值仿真的重要性，以有限差分
法，有限元法，有限体积法等数值计算方法为基础的针对三文温度场的数值仿真
在工业领域目前都得到了广泛的应用，并变得越来越重要。 本文的主要工作
通过有限容积法建立起三文稳态与非稳态的温度场控制方程的离散形式，选
取适当的方法建立起网格系统，采用高斯赛德尔迭代法进行代数方程组求解。编
写三文稳态与非稳态在不同边界条件下的温度场求解程序，并在稳态与非稳态不
同的边界条件下与 Fluent作计算结果对比。
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