多层异质薄壁固体导热计算的网格划分及导热计算方法与流程

技术特征：
1.一种多层异质薄壁固体导热计算的网格划分方法，其特征在于，选择多层异质薄壁固体中的任一层作为基准层，在所述基准层上划分面网格；基于该面网格，生成多层虚拟网格：沿着面网格的面法向向外拓展，按照多层异质薄壁固体的层叠顺序生成相应的网格，每一层网格高度等于对应异质薄壁固体的厚度。2.根据权利要求1所述的一种多层异质薄壁固体导热计算的网格划分方法，其特征在于，选择多层异质薄壁固体中的与流场接触的那一层作为基准层。3.一种多层异质薄壁固体的导热计算方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的一种多层异质薄壁固体导热计算的网格划分方法进行网格划分；以每一个单元格为单位，分别计算同层相邻单元格间的导热和相邻层单元格间的导热，将同层相邻单元格间的导热和相邻层单元格间的导热相加即得到这一个单元格的导热；将所有单元格的导热相加即得到多层异质薄壁固体的导热。4.根据权利要求3所述的一种多层异质薄壁固体的导热计算方法，其特征在于，计算单元格与同层相邻单元格的热流通量q
i1
为：为：，，，，；其中，i为计算单元格的编号，j为与计算单元格同层相邻的单元格的编号；t
i
为第i个计算单元格内部温度，t
j
为与计算单元格同层相邻的第j个单元格的内部温度；k
i
和k
j
分为第i个和第j个单元格所在层的固体导热系数，为第i个计算单元格与同层相邻单元格交界面的面积向量，其方向由计算单元格指向同层相邻单元格，；为第i个计算单元格底部面心到与同层相邻单元格底部相交的边的中心的向量，为的单位向量，为第j个同层相邻单元格底部面心到与第i个计算单元格底部相交的边的中心的向量，为的单位向量；为计算单元格底部面心上温度的梯度，为与计算单元格相邻的单元格底部面心上温度的梯度；，均为计算的中间变量。5.根据权利要求4所述的一种多层异质薄壁固体的导热计算方法，其特征在于，计算单元格与相邻层单元格的热流通量q
i2
为：，
其中，p为与计算单元格i异层相邻的单元格编号，k
p
为与第p个单元格所在层的固体导热系数，t
p
为与第p个单元格的内部温度；t
i
为计算单元格所在层的厚度，t
p
为第p个单元格所在层的厚度；a
s
为计算单元格与相邻层交界面的面积。6.根据权利要求3-5任一所述的一种多层异质薄壁固体的导热计算方法，其特征在于，采用如下公式计算各个单元格的温度：，其中，，，；，，，，，，，，i为计算单元格的编号，取值为0~（m-1），m为单元格的总数，j为与计算单元格i同层相邻的单元格编号，p为与计算单元格i异层相邻的单元格编号；n为上一时间步，n 1为当前时间步；，，...，分别为第n 1时间步的第0，1，...，m-1个单元格内的温度；t
i
为
第i个计算单元格内部温度，t
j
为与计算单元格同层相邻的第j个单元格的内部温度；k
i
和k
j
分为第i个和第j个单元格所在层的固体导热系数，为第i个计算单元格与同层相邻单元格交界面的面积向量，其方向由计算单元格指向同层相邻单元格，；为第i个计算单元格底部面心到与同层相邻单元格底部相交的边的中心的向量，为的单位向量，为第j个同层相邻单元格底部面心到与第i个计算单元格底部相交的边的中心的向量，为的单位向量；为计算单元格底部面心上温度的梯度，为与计算单元格相邻的单元格底部面心上温度的梯度；k
p
为与第p个单元格所在层的固体导热系数，t
p
为与第p个单元格的内部温度；t
i
为计算单元格所在层的厚度，t
p
为第p个单元格所在层的厚度；a
s
为计算单元格与相邻层交界面的面积；，，均为计算的中间变量。

技术总结
本发明适用于防除冰技术领域，提供了一种多层异质薄壁固体导热计算的网格划分及导热计算方法，选择多层异质薄壁固体中的任一层作为基准层，在所述基准层上划分面网格；基于该面网格，生成多层虚拟网格：沿着面网格的面法向向外拓展，按照多层异质薄壁固体的层叠顺序生成相应的网格，每一层网格高度等于对应异质薄壁固体的厚度。采用本申请的网格划分方法，只需要对其中的一层进行网格划分，在这基础上直接虚拟延伸即可，不再需要对多层固壁进行全三维划分，大大简化了网格划分的难度和工作量，后续进行数值模拟计算时，将计算单元格同层相邻单元格和异层相邻单元格分开计算再合并即可，并且本申请给出了具体的解算方程，使得模拟计算更加简便。得模拟计算更加简便。得模拟计算更加简便。


技术研发人员：陈宁立 易贤 王强 任靖豪
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所
技术研发日：2022.12.05
技术公布日：2022/12/30