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第1章　绪论1

1．1　计算传热学的作用、地位及发展1

1．2　如何学习和应用计算传热学2

1．3　本书的构架4

第一篇　基础篇9

第2章　流动与传热的控制方程9

2．1　系统和控制体方法及其相互关系9

2．2　流动与传热的基本控制方程9

2．2．1　连续方程10

2．2．2　动量方程10

2．2．3　能量方程11

2．3　控制方程的通用形式12

2．4　控制方程的数学意义和物理意义13

2．5　边界条件与初始条件15

2．5．1　边界条件15

2．5．2　初始条件16

2．6　控制方程的简化16

第3章　数值计算离散化及其求解方法19

3．1　数值求解的基本思想19

3．2　控制方程离散化的数学原理22

3．2．1　泰勒级数展开原理23

3．2．2　形状函数和权余法26

3．3　网格、节点与计算区域离散29

3．3．1　网格及区域离散29

3．3．2　节点32

3．4　离散化处理的基本规则33

3．5　数值计算方法35

3．5．1　有限差分法36

3．5．2　有限容积法36

3．5．3　有限元法38

3．6　离散化代数方程组求解的数学方法38

3．6．1　离散代数方程的矩阵形态38

3．6．2　高斯消元法41

3．6．3　三对角线矩阵解法43

3．6．4　高斯－赛德尔迭代法45

3．6．5　逐线迭代法47

第4章　导热问题的数值解法49

4．1　一维导热问题49

4．1．1　一维非稳态导热49

4．1．2　一维导热问题的格式51

4．2　多维非稳态导热问题53

4．2．1　二维导热53

4．2．2　柱坐标系和极坐标系及通用形式54

4．2．3　三维导热57

4．3　源项及边界条件的处理58

4．3．1　源项的处理58

4．3．2　边界条件的处理59

4．4　其他几个离散问题的处理方法61

4．4．1　突变界面网格控制容积及节点的构建61

4．4．2　交界面上相关物理量的插值方法62

4．5　导热离散化方程组的ADI解法64

第5章　对流问题的数值解法67

5．1　一维对流问题的离散方程67

5．1．1　对流－扩散项的离散方程及中心差分格式67

5．1．2　其他几种离散格式及其比较70

5．1．3　一维非稳态有源对流－扩散问题的通用离散方程74

5．2　多维对流－扩散问题的离散方程76

5．2．1　二维问题的离散方程76

5．2．2　三维问题的离散方程77

5．3　SIMPLE算法78

5．3．1　交错网格及其作用和意义78

5．3．2　网格的划分及网格参数80

5．3．3　交错网格上的插值82

5．3．4　压力修正法84

5．3．5　SIMPLE算法的计算步骤88

5．3．6　基于SIMPLE算法思想的其他改进算法88

5．4　利用计算机程序实现迭代计算过程90

5．5　湍流流动及其传热的数值方法93

5．5．1　湍流流动的基本概念和基本方程93

5．5．2　k-ε模型及其数值求解95

第二篇　专题篇99

第6章　多孔介质基本理论99

6．1　　多孔介质的基本概念99

6．1．1　多孔介质的定义及特性99

6．1．2　多孔介质的基本参数101

6．2　多孔介质的理论基础103

6．2．1　体积平均法103

6．2．2　多孔介质流动与传热的基本方程105

第7章　多孔介质理论在工程中的应用及其数值计算113

7．1　多孔介质理论在热管抑制土壤冻胀问题中的应用113

7．1．1　热管抑制土壤冻胀的工程及应用背景113

7．1．2　基于多孔介质理论的宏观模型114

7．1．3　数值计算及结果分析118

7．1．4　热管抑制土壤冻胀的机理及工程设计应用122

7．2　多孔介质理论在复杂传热设备中的应用123

7．2．1　换热器的体积平均控制方程组124

7．2．2　渗透率张量的辅助模型126

7．2．3　Forchheimer张量的辅助模型131

7．2．4　界面传热辅助模型134

7．2．5　复杂传热设备的数值计算结果及应用138

7．3　多孔介质方法在通风堆肥过程中的应用139

7．3．1　堆肥过程的体积平均控制方程141

7．3．2　一能量方程模型的推导144

7．3．3　数值模型及初始条件和边界条件145

7．3．4　数值计算结果和讨论147

7．4　多孔介质理论在生物传热学中的应用152

7．4．1　生物传热学的体积平均方法153

7．4．2　血液流动控制方程154

7．4．3　血液流动和生物组织的双能量方程156

7．4．4　循环系统回流传热的三能量方程161

7．4．5　灌注流量空间分布对总的回流传热的影响168

7．4．6　生物传热模型在冷冻切除治疗中的应用170

第三篇　实战篇185

第8章　流动与传热问题数值积分及SOLODE软件185

8．1　泰勒级数展开法与欧拉法185

8．2　Runge-Kutta-Gill法数值积分及SOLODE软件186

8．3　两端点边界条件问题的解法191

8．4　层流强制对流换热问题的解法193

习题194

第9章　Saints 2D软件及其操作和演练196

9．1　Saints 2D软件简介196

9．2　Saints 2D软件中的相关处理方法197

9．2．1　坐标系、通用方程、通用变量和源项的处理197

9．2．2　速度已知与速度未知边界条件的概念201

9．2．3　湍流壁面法则203

9．3　Saints 2D软件的基本操作204

9．4　流动与传热问题的计算示例212

思考题225

习题225

参考文献229