[发明专利]一种连续-非连续介质热传导的二维数值模拟方法及系统

权利要求书

1.一种连续-非连续介质热传导的二维数值模拟方法及系统，其特征在于：包括以下步骤：

S101：对连续-非连续介质区域进行网格划分；网格划分所形成的网格为实体单元，网格的各个顶点作为节点；

S102：判断是否在网格间的公共边上插入了节理单元或者界面单元？若是，则到步骤S103，若否，则到步骤S104；公共边分为节理和裂隙非连续面处公共边和连续面处公共边；

S103：将插入在包括节理和裂隙非连续面处公共边的节理单元或者界面单元标记为断裂单元，将插入在连续面处公共边的节理单元或者界面单元标记为非断裂单元，然后到步骤S105；

S104：将位于包括节理和裂隙非连续面处的公共边标记为断裂边，将连续面处的公共边标记为非断裂边，然后到步骤S105；

S105：通过所述断裂单元或者非断裂单元、断裂边或者非断裂边，实体单元内发生热传导，相邻实体单元间发生热量传递；

S106：根据实体单元内的热传导和相邻实体单元间的热量传递，分别计算各个节点的总热流量；

S107：根据有限差分积分策略，利用计算得到的所述各个节点的总热流量分别不断更新对应节点的温度，最终完成连续-非连续介质区域的热传导。

2.如权利要求1所述的一种连续-非连续介质热传导的二维数值模拟方法，其特征在于：在步骤S106中，计算任意一节点的总热流量时，断裂单元和断裂边的换热系数需要乘以一个折减系数；根据相邻实体单元间的温度差和断裂单元或断裂边的乘以折减系数的换热系数，计算得到实体单元间经过所述任意一节点传递的热流量；根据实体单元的所有节点的温度，求得实体单元内的温度梯度，然后求得实体单元内流入所述任意一节点的热流量；将上述经过所述任意一节点传递的热流量和流入所述任意一节点的热流量相加得到所述任意一节点的总热流量。

3.如权利要求1所述的一种连续-非连续介质热传导的二维数值模拟方法，其特征在于：在步骤S107中，所述任意一节点的温度可按照以下公式不断进行更新：

其中，T^t+Δt是所述任意一节点在下一个时间步的温度，T^t是所述任意一节点在当前时间步t的温度，Δt是时间步长，C_p是比热容，M是所述任意一节点的质量。

4.一种连续-非连续介质热传导的二维数值模拟系统，其特征在于：包括网格划分模块、判断模块、插入标记模块、非插入标记模块、计算模块和更新模块；

网格划分模块，用于对连续-非连续介质区域进行网格划分；网格划分所形成的网格为实体单元，网格的各个顶点作为节点；

判断模块，用于判断是否在网格间的公共边上插入了节理单元或者界面单元？

插入标记模块，用于将插入在包括节理和裂隙非连续面处公共边的节理单元或者界面单元标记为断裂单元，将插入在连续面处公共边的节理单元或者界面单元标记为非断裂单元；

非插入标记模块，用于将位于包括节理和裂隙非连续面处的公共边标记为断裂边，将连续面处的公共边标记为非断裂边；

计算模块，用于分别计算各个节点的总热流量；计算任意一节点的总热流量时，所述断裂单元和断裂边的换热系数需要乘以一个折减系数；根据相邻实体单元间的温度差和所述断裂单元或断裂边的乘以折减系数的换热系数，计算得到实体单元间经过所述任意一节点传递的热流量；根据实体单元的所有节点的温度，求得实体单元内的温度梯度，然后求得实体单元内流入所述任意一节点的热流量；将上述经过所述任意一节点传递的热流量和流入所述任意一节点的热流量相加得到所述任意一节点的总热流量；

更新模块，用于计算得到的所述各个节点的总热流量分别不断更新对应节点的温度，最终完成连续-非连续介质区域的热传导。

5.如权利要求4所述的一种连续-非连续介质热传导的二维数值模拟方法及系统，其特征在于：在更新模块中，所述任意一节点的温度可按照以下公式不断进行更新：

其中，T^t+Δt是所述任意一节点在下一个时间步的温度，T^t是所述任意一节点在当前时间步t的温度，Δt是时间步长，C_p是比热容，M是所述任意一节点的质量。