基于有限体积法的功能梯度材料流固耦合传热一体化计算

为提高功能梯度材料(FGMs)流固耦合传热性能分析的准确性,本文提出了一种二维FGMs流固耦合传热问题一体化计算方法。基于有限体积法离散控制方程,将物性参数和变量储存在单元中心,把耦合面当成特殊的内部面处理,采用中心差分格式处理离散方程中的面单元参数。通过FGMs圆环热传导算例,讨论了高斯法和最小二乘法两种梯度求解方法对于不同网格的适应性。结果表明,对于非结构化网格,最小二乘法比高斯法具有更好的适应性。对于结构化网格,两种方法都具有良好的适用性。因此,本文采用最小二乘法计算离散方程中的梯度,应用有限体积法求解FGMs方板热传导、自然对流和FGMs流固耦合传热问题。计算结果与文献或商用软件计算结果吻合良好,验证了本文方法的有效性。