[发明专利]非线性气固耦合换热问题的有限元计算方法

摘要

本发明公开了一种非线性气固耦合换热问题的有限元计算方法，涉及传热学、有限元方法、航空发动机设计技术领域，包括步骤：读取CAD系统建立的轴对称零部件三维几何模型文件，进行细节特征处理；选择并截取轴对称子午平面，获得二维几何模型；将子午平面划分为三角形单元网格；建立内部三角形单元和边界单元的有限元模型；叠加合成轴对称区域的整体有限元模型，获得关于全部节点温度的线性代数方程组；求解所述线性代数方程组，获得节点温度的数值并进行计算机图形可视化显示。本发明克服经典传热分析方法的缺陷，充分考虑气固热交换的耦合效应，相对于线性气固热耦合算法，可以更精确地计算航空发动机零部件结构的温度场分布，并提高设计水平。

主权项

1.一种非线性气固耦合换热问题的有限元计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、读取CAD系统中建立的轴对称零部件的三维几何模型文件，并且进行细节特征处理；步骤2、选择并截取轴对称子午平面，获得所述零部件的二维几何模型；步骤3、将所述子午平面划分为三角形单元网格；步骤4、建立所述零部件内部三角形单元的有限元模型；步骤5、建立所述零部件边界单元的有限元模型；步骤6、为每个所述零部件边界单元耦合两个热平衡方程；步骤7、叠加合成轴对称区域的整体有限元模型，获得关于全部零部件节点温度和气体边界节点温度的线性代数方程组；步骤8、选择直接法求解所述线性代数方程组，获得所述全部零部件节点温度和气体边界节点温度的数值；步骤9、对所获得的所述全部零部件节点温度和零部件边界节点温度数值，进行计算机图形可视化显示。