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;iif（（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;ifor（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;ifor（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;ifor（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
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