二维数值传热学C程序代码.docx

二维数值传热学C程序代码.docx

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二维数值传热学C程序代码

#include<>

#include

#include<>

#include

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

/******************************************************************************/

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//从此开始至下一个/*/标记带处之间的代码可以写在头文件里。

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

计算参数宏定义开始

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#defineGRID_ROW82

#defineGRID_COLUMN102

//网格横纵数目，边界处多出一列处理

#defineDX

#defineDY

//网格单元尺寸，m

#defineDEN_COPPER8900

#defineDEN_STEEL7850

#defineDEN_CONCRETE2430

//材料的密度，kg/（m^3）

#defineC_COPPER390

#defineC_STEEL460

#defineC_CONCRETE970

//材料比热容，J/（kg*K）

#defineCOND_COPPER400

#defineCOND_STEEL20

#defineCOND_CONCRETE

//材料导热系数，W/（m*K）

#defineCONV5

//空气与各种材料的对流换热系数，W/（m^2*K）

#defineINITL_TMPRT298

//初始温度，K

#defineT_C2K（x）（（x）+273）//CtoK

#defineT_K2C（x）（（x）-273）//KtoC

//摄氏温度与绝对温度相互转换

#defineT_AIR298;

//空气温度,K

#definet_END3600

//计算时长，s

#definet_STEP1

//时间步长，s

#defineCOND_COP_CON

#defineCOND_COP_STL

#defineCOND_CON_STL

//不同材料的两个相邻结点，导热系数取调和平均数，W/（m*K）

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////计算参数宏定义结束

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

enumProperty{copper,steel,concrete,iso834,adiabat,air};

//结点属性的枚举类型声明

structGrid

{

doublemNodeT[GRID_ROW][GRID_COLUMN];//结点温度

PropertymNodeProperty[GRID_ROW][GRID_COLUMN];//结点材料属性

doublemNodeC[GRID_ROW][GRID_COLUMN];//结点比热容

doublemNodeDen[GRID_ROW][GRID_COLUMN];//结点密度

};

//结构体Grid定义，此为计算的主要承载数据结构，将在计算中存储温度数据

//函数全局声明开始

voidSetProperty（Grid&）;//属性设置函数

voidInitlTMPRT（Grid&）;//温度初始化函数

voidSetNodePara（Grid&）;//结点物性参数设置函数

voidCalculateTMPRT（Grid&）;//温度计算函数，几乎全部数值计算的承担者

voidwrite（int,Grid&）;//写文件函数，每隔100秒输出温度分布文件到当前目录

//函数全局说明结束

voidSetProperty（Grid&A）

{

for（intj=0;j

[0][j]=air;

//第一行为空气边界，计算区域外

for（intj=0;j

[GRID_ROW-1][j]=adiabat;

//最后一行为绝热边界，计算区域外

for（inti=0;i

if（（i>=0&&i<=40）||（i>=61&&i

[i][0]=air;

else

[i][0]=iso834;

//第一列的空气边界和ISO834边界，计算区域外

for（inti=0;i

[i][GRID_COLUMN-1]=air;

//最后一列，空气边界，计算区域外

for（inti=1;i

for（intj=1;j

{

if（（i>=1&&i<=44&&j>=1&&j<=20）||（i>=61&&i=1&&j<=（100-（80-i）*（49/19））））

[i][j]=concrete;

//混凝土区域

elseif（（i-20）*（i-20）+（j-25）*（j-25）<=20*20）

[i][j]=air;

//圆孔空气区域

elseif（i>=41&&i<=60&&j>=1&&j<=90&&（（i-20）*（i-20）+（j-25）*（j-25）>=20*20））

[i][j]=copper;

//金属铜区域的一部分

elseif（i>=1&&i<+40&&j>=21&&j<=90）

[i][j]=copper;

//金属铜区域的另一部分

else

[i][j]=steel;

//剩下的即为金属铁的区域

}

}

//属性设置函数，将Grid结构体A的所有网格赋予材料属性（枚举类型Property）

voidInitlTMPRT（Grid&A）

{

for（inti=0;i

for（intj=0;j

[i][j]=INITL_TMPRT;

}

//温度初始化函数，将Grid结构体A的全部结点温度设置为初始温度INITL_TMPRT

voidCalculateTMPRT（Grid&A）

{

doubleQE=0,QW=0,QN=0,QS=0;//四个方向传来的热量

for（inti=1;i

for（intj=1;j

{

switch[i][j]）

{

{

switch[i][j+1]）//判断右侧属性，并计算QE

{

casecopper:

QE=[i][j+1]-[i][j]）*COND_COPPER;

break;

caseair:

QE=[i][j+1]-[i][j]）*CONV*DY;

break;

casesteel:

QE=[i][j+1]-[i][j]）*COND_COP_STL;

break;

caseconcrete:

QE=[i][j+1]-[i][j]）*COND_COP_CON;

break;

caseiso834:

QE=2*[i][j+1]-[i][j]）*COND_COPPER;

break;

caseadiabat:

QE=0;

break;

default:

std:

:

cout<

getchar（）;

}

//std:

:

cout<

switch[i][j-1]）//判断左侧属性，并计算QW

{

casecopper:

QW=[i][j-1]-[i][j]）*COND_COPPER;

break;

caseair:

QW=[i][j-1]-[i][j]）*CONV*DY;

break;

casesteel:

QW=[i][j-1]-[i][j]）*COND_COP_STL;

break;

caseconcrete:

QW=[i][j-1]-[i][j]）*COND_COP_CON;

break;

caseiso834:

QW=2*[i][j-1]-[i][j]）*COND_COPPER;

break;

caseadiabat:

QW=0;

break;

default:

{std:

:

cout<

getchar（）;}

}

switch[i-1][j]）//判断上侧属性，并计算QN

{

casecopper:

QN=[i-1][j]-[i][j]）*COND_COPPER;

break;

caseair:

QN=[i-1][j]-[i][j]）*CONV*DX;

break;

casesteel:

QN=[i-1][j]-[i][j]）*COND_COP_STL;

break;

caseconcrete:

QN=[i-1][j]-[i][j]）*COND_COP_CON;

break;

caseiso834:

QN=2*[i-1][j]-[i][j]）*COND_COPPER;

break;

caseadiabat:

QN=0;

break;

default:

std:

:

cout<

getchar（）;

}

switch[i+1][j]）//判断下侧属性，并计算QS

{

casecopper:

QS=[i+1][j]-[i][j]）*COND_COPPER;

break;

caseair:

QS=[i+1][j]-[i][j]）*CONV*DX;

break;

casesteel:

QS=[i+1][j]-[i][j]）*COND_COP_STL;

break;

caseconcrete:

QS=[i+1][j]-[i][j]）*COND_COP_CON;

break;

caseiso834:

QS=2*[i+1][j]-[i][j]）*COND_COPPER;

break;

caseadiabat:

QS=0;

break;

default:

std:

:

cout<

getchar（）;

}break;}

{switch[i][j+1]）//判断右侧属性，并计算QE

{

casecopper:

QE=[i][j+1]-[i][j]）*COND_COP_STL;

break;

caseair:

QE=[i][j+1]-[i][j]）*CONV*DY;

break;

casesteel:

QE=[i][j+1]-[i][j]）*COND_STEEL;

break;

caseconcrete:

QE=[i][j+1]-[i][j]）*COND_CON_STL;

break;

caseiso834:

QE=2*[i][j+1]-[i][j]）*COND_STEEL;

break;

caseadiabat:

QE=0;

break;

default:

std:

:

cout<

getchar（）;

}

switch[i][j-1]）//判断左侧属性，并计算QW

{

casecopper:

QW=[i][j-1]-[i][j]）*COND_COP_STL;

break;

caseair:

QW=[i][j-1]-[i][j]）*CONV*DY;

break;

casesteel:

QW=[i][j-1]-[i][j]）*COND_STEEL;

break;

caseconcrete:

QW=[i][j-1]-[i][j]）*COND_CON_STL;

break;

caseiso834:

QW=2*[i][j-1]-[i][j]）*COND_STEEL;

break;

caseadiabat:

QW=0;

break;

default:

std:

:

cout<

getchar（）;

}

switch[i-1][j]）//判断上侧属性，并计算QN

{

casecopper:

QN=[i-1][j]-[i][j]）*COND_COP_STL;

break;

caseair:

QN=[i-1][j]-[i][j]）*CONV*DX;

break;

casesteel:

QN=[i-1][j]-[i][j]）*COND_STEEL;

break;

caseconcrete:

QN=[i-1][j]-[i][j]）*COND_CON_STL;

break;

caseiso834:

QN=2*[i-1][j]-[i][j]）*COND_STEEL;

break;

caseadiabat:

QN=0;

break;

default:

std:

:

cout<

getchar（）;

}

switch[i+1][j]）//判断下侧属性，并计算QS

{

casecopper:

QS=[i+1][j]-[i][j]）*COND_COP_STL;

break;

caseair:

QS=[i+1][j]-[i][j]）*CONV*DX;

break;

casesteel:

QS=[i+1][j]-[i][j]）*COND_STEEL;

break;

caseconcrete:

QS=[i+1][j]-[i][j]）*COND_CON_STL;

break;

caseiso834:

QS=2*[i+1][j]-[i][j]）*COND_STEEL;

break;

caseadiabat:

QS=0;

break;

default:

std:

:

cout<

getchar（）;

}break;}

{

switch[i][j+1]）//判断右侧属性，并计算QE

{

casecopper:

QE=[i][j+1]-[i][j]）*COND_COP_CON;

break;

caseair:

QE=[i][j+1]-[i][j]）*CONV*DY;

break;

casesteel:

QE=[i][j+1]-[i][j]）*COND_CON_STL;

break;

caseconcrete:

QE=[i][j+1]-[i][j]）*COND_CONCRETE;

break;

caseiso834:

break;

caseadiabat:

QE=0;

break;

default:

std:

:

cout<

getchar（）;

}

switch[i][j-1]）//判断左侧属性，并计算QW

{

casecopper:

break;

caseair:

QW=[i][j-1]-[i][j]）*CONV*DY;

break;

casesteel:

break;

caseconcrete:

QW=[i][j-1]-[i][j]）*COND_CONCRETE;

break;

caseiso834:

break;

caseadiabat:

QW=0;

break;

default:

std:

:

cout<

getchar（）;

}

switch[i-1][j]）//判断上侧属性，并计算QN

{

casecopper:

QN=[i-1][j]-[i][j]）*COND_COP_CON;

break;

caseair:

QN=[i-1][j]-[i][j]）*CONV*DX;

break;

casesteel:

QN=[i-1][j]-[i][j]）*COND_CON_STL;

break;

caseconcrete:

QN=[i-1][j]-[i][j]）*COND_CONCRETE;

break;

caseiso834:

break;

caseadiabat:

QN=0;

break;

default:

std:

:

cout<

getchar（）;

}

switch[i+1][j]）//判断下侧属性，并计算QS

{

casecopper:

QS=[i+1][j]-[i][j]）*COND_COP_CON;

break;

caseair:

QS=[i+1][j]-[i][j]）*CONV*DX;

break;

casesteel:

QS=[i+1][j]-[i][j]）*COND_CON_STL;

break;

caseconcrete:

QS=[i+1][j]-[i][j]）*COND_CONCRETE;

break;

caseiso834:

break;

caseadiabat:

QS=0;

break;

default:

std:

:

cout<

getchar（）;

}break;

}

{

[i][j]=T_AIR;

break;

}

default:

break;

}

[i][j]=（QE+QN+QS+QW）/[i][j]*[i][j]*DX*DY）;

}

}

//函数会判断每个结点相邻4个结点的属性，然后将四个结点传来的热量加和,

//最后根据能量守