申请/专利权人：内蒙古科技大学

申请日：2019-11-18

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN111128316B

主分类号：G16C60/00

分类号：G16C60/00;G06F30/23;G06F111/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2020.06.02#实质审查的生效;2020.05.08#公开

摘要：本发明公开了一种具有直裂纹或异质拼接材料的热性能分析方法；通过分析材料裂纹和异质拼接问题的实际物理过程，对模型进行分析和合理假设；给出描述材料裂纹和异质拼接传热过程的数学描述及控制方程；根据裂纹和异质拼接线的参数和厚度、热传导系数等特点，提出描述夹层上物理量不连续条件的界面边界条件；采用数学方法对断裂材料或异质拼接材料导热模型进行离散，得到离散线性方程组；对离散线性方程组进行求解，并分析结果；该方法能够降低研发成本、缩短研发周期、快速、精确。本方法通过数学模型及数值模拟的方法，能够方便快捷的预测裂纹材料或异质拼接材料导热过程中的温度变化，从而可以对其传热性能进行评估和指导。

主权项：1.一种具有直裂纹或异质拼接材料的热性能分析方法，其特征在于包含以下步骤：A、分析材料裂纹和异质拼接问题的实际物理过程，对模型进行分析和合理假设：首先，考虑具有两层不同介质的材料模型，不同材料之间具有清晰的界面；为方便起见，考虑定常传热问题，即温度在复合材料内部的传递过程中达到稳定状态，并忽略材料本身对热量的吸收；假设复合材料在厚度方向上分布均匀且尺度比长宽方向的尺度要小得多，则三维模型可以忽略厚度方向的影响，从而将其看作是一个具有直线界面类型的二维平面问题；根据以上的分析和假设，可以将研究的问题简化为二维导热问题，其特征如下:a由两种物质组成，物质之间存在明显的直线界面.b在界面上的物理量发生间断；c温度由高到低传递；材料之间的夹层或者缝隙可以通过合理的数学假设看作是非理想界面，并针对界面上的物理性质不连续的特点，提出相关的界面连接条件；因此，就可以把实际物理问题转化为数学问题进行求解，由于稳态热传导过程是由二阶偏微分方程所描述；B、给出描述材料裂纹和异质拼接传热过程的数学描述及控制方程：并根据裂纹和异质拼接线的参数和厚度、热传导系数等特点，提出描述夹层上物理量不连续条件的界面边界条件；a首先不同介质内部的稳态热传导过程可以由以下扩散方程来描述：βxuxx+κxu＝fxx∈0,α∪α，11u0＝u0，u1＝u12b在不同介质间的交界面上会发生跳跃和间断，我们将采用如下的连接条件进行刻画： 其中，其中0＜α＜1，界面x＝α，为界面Γ在区域Ω-上的单位外法线方向，表示变量在界面处的跳跃值；u-和u+分别表示温度u在界面Γ两侧的极限值，即 β+和β-分别表示界面两侧介质的扩散系数；式3建立了界面上左右两侧温度的关系，可以看出界面两侧温度的跳跃是和穿过界面的热流量成比例，比例系数为λ；从式4中可以看出，热流穿过界面两侧相等，即界面上并不会吸收或产生热量；C、采用数学方法对断裂材料或异质拼接材料导热模型进行离散，得到离散线性方程组：对于二维问题，选择动态模板的方式进行格式构造；根据界面位置与网格节点的位置关系将所有的网格节点分为两类:1规则网格点，选择五点模板，且模板中的所有网格点都在物质界面的一侧；2非规则点，选择7点模板，且模板中的网格点分布在物质界面的两侧；对计算区域进行正交网格剖分，假设方程1的有限差分格式可以表示为Lhuhxi，yj＝γi，j，1uhxi-1，yj+γi，j，2uhxi，yj+γi，j，3uhxi+1，yj+γi，j，4uhxi，yj-1+γi，j，5uhxi，yj+1+kxi，yjuhai，yj＝fi，j，11对于规则网格点，采用5点格式直接离散，则其相对应的系数为且 格式的截断误差为Oh2：Ti，j＝γi，j，1uxi-1，yj+γi，j，2uxi，yj+γi，j，3uxi+1，yj+γi，j，，4uxi，yj-1+γi，j，5uxi，yj+1+kxi，yjuxi，yj-Fi，j＝Oh2，i≠k.对于非规则网格点，采用7点模板进行构造格式 根据界面上的连接条件，可得 再者，根据控制方程可以重写为 因此， 将所有的非规则模板中的点根据其中心点所在的位置，将其它模板中的6个点都在α，j点处进行Taylor展开，将其表示为关于的形式；并将所有展开的表达式代入12式，最后，利用截断误差的表达式，并要求其满足Oh2；进而，采用待定系数法，就可以列出关于12式中系数的线性方程组；对于界面上的点k，j，其系数的线性方程组为 且 同理，对于界面上的点k+1，j，其系数的线性方程组为 且 D、对离散线性方程组进行求解，并分析结果：本部分首先通过两个具有精确解的问题对模型和数值格式进行验证；所提出的算法能够准确的模拟界面两侧温度的间断和跳跃情况，并且误差随着网格数增加而不断减小，且保持近似二阶精度；其中数值解和精确解吻合的非常好，并且随着网格数的增大，误差不断减少。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 内蒙古科技大学 一种具有直裂纹或异质拼接材料的热性能分析方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD